Question

3．銨明礬是一種廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、食品、污水處理等多個(gè)行業(yè)的重要化工產(chǎn)品．以高嶺土（含SiO₂、Al₂O₃、少量Fe₂O₃等）為原料制備硫酸鋁晶體[Al₂（SO₄）₃•18H₂O]和銨明礬[NH₄Al（SO₄）₂•12H₂O]的工藝流程如下圖所示．

請回答下列問題：
（1）高嶺土首先需要灼燒，實(shí)驗(yàn)室灼燒高嶺土所需的實(shí)驗(yàn)儀器有bdef（填字母）．
a．蒸發(fā)皿  b．泥三角  c．漏斗  d．酒精燈  e．三腳架  f．坩堝  g．燒杯  h．試管
（2）研究發(fā)現(xiàn)，隨著酸熔溫度升高，氧化鋁的溶出率增大，但若酸熔時(shí)溫度過高（超過240℃），SiO₂不僅會(huì)消耗硫酸，導(dǎo)致氧化鋁溶出率下降，還會(huì)同時(shí)產(chǎn)生高溫的腐蝕性氣體，該副反應(yīng)的化學(xué)方程式為SiO₂+H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$H₂SiO₃+SO₃↑．
（3）要檢驗(yàn)除鐵后的濾液中是否含有Fe³⁺，應(yīng)采取的實(shí)驗(yàn)方法為取少量除鐵后的濾液于試管中，滴加幾滴KSCN溶液，若溶液變?yōu)檠�紅色則含F(xiàn)e³⁺，否則不含F(xiàn)e³⁺；濾渣2的主要成分為Fe（OH）₃（填化學(xué)式）．
（4）“分離1”操作包含的實(shí)驗(yàn)步驟有蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥．
（5）中和結(jié)晶操作是將過濾出硫酸鋁晶體后的濾液，先用硫酸調(diào)節(jié)酸鋁比（溶液中游離硫酸和硫酸鋁的物質(zhì)的量之比），再用氨水中和至一定的pH值即可析出銨明礬晶體，寫出該過程中的總反應(yīng)方程式Al₂（SO₄）₃+H₂SO₄+2NH₃•H₂O+22H₂O=2[NH₄Al（SO₄）₂•12H₂O]↓
或Al₂（SO₄）₃+H₂SO₄+2NH₃+24H₂O=2[NH₄Al（SO₄）₂•12H₂O]↓．

Answer 1

分析 高嶺土用濃硫酸溶解，Al₂O₃、Fe₂O₃反應(yīng)得到Al₂（SO₄）₃、Fe₂（SO₄）₃，SiO₂不與硫酸反應(yīng)，過濾得到濾渣1為SiO₂，濾液中含有Al₂（SO₄）₃、Fe₂（SO₄）₃及剩余的硫酸，
研究發(fā)現(xiàn)，隨著酸熔溫度升高，氧化鋁的溶出率增大，但若酸熔時(shí)溫度過高（超過240℃），SiO₂不僅會(huì)消耗硫酸，導(dǎo)致氧化鋁溶出率下降，還會(huì)同時(shí)產(chǎn)生高溫的腐蝕性氣體為三氧化硫，該副反應(yīng)的化學(xué)方程式為SiO₂+H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$H₂SiO₃+SO₃↑；
向?yàn)V液中加入物質(zhì)除去Fe元素，然后過濾，則濾渣2為氫氧化鐵，將濾液蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶和過濾得到硫酸鋁晶體，用硫酸調(diào)節(jié)酸鋁比（溶液中游離硫酸和硫酸鋁的物質(zhì)的量之比），再用氨水中和至一定的pH值即可析出銨明礬晶體，反應(yīng)方程式為Al₂（SO₄）₃+H₂SO₄+2NH₃•H₂O+22H₂O=2[NH₄Al（SO₄）₂•12H₂O]↓
或Al₂（SO₄）₃+H₂SO₄+2NH₃+24H₂O=2[NH₄Al（SO₄）₂•12H₂O]↓，結(jié)合題目分析解答．

解答 解：高嶺土用濃硫酸溶解，Al₂O₃、Fe₂O₃反應(yīng)得到Al₂（SO₄）₃、Fe₂（SO₄）₃，SiO₂不與硫酸反應(yīng)，過濾得到濾渣1為SiO₂，濾液中含有Al₂（SO₄）₃、Fe₂（SO₄）₃及剩余的硫酸，
研究發(fā)現(xiàn)，隨著酸熔溫度升高，氧化鋁的溶出率增大，但若酸熔時(shí)溫度過高（超過240℃），SiO₂不僅會(huì)消耗硫酸，導(dǎo)致氧化鋁溶出率下降，還會(huì)同時(shí)產(chǎn)生高溫的腐蝕性氣體為三氧化硫，該副反應(yīng)的化學(xué)方程式為SiO₂+H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$H₂SiO₃+SO₃↑；
向?yàn)V液中加入物質(zhì)除去Fe元素，然后過濾，則濾渣2為氫氧化鐵，將濾液蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶和過濾得到硫酸鋁晶體，用硫酸調(diào)節(jié)酸鋁比（溶液中游離硫酸和硫酸鋁的物質(zhì)的量之比），再用氨水中和至一定的pH值即可析出銨明礬晶體，反應(yīng)方程式為Al₂（SO₄）₃+H₂SO₄+2NH₃•H₂O+22H₂O=2[NH₄Al（SO₄）₂•12H₂O]↓
或Al₂（SO₄）₃+H₂SO₄+2NH₃+24H₂O=2[NH₄Al（SO₄）₂•12H₂O]↓，
（1）高嶺土首先需要灼燒，實(shí)驗(yàn)室灼燒高嶺土所需的實(shí)驗(yàn)儀器有盛放藥品的儀器坩堝、泥三角、用于加熱的儀器酒精燈、盛放泥三角的儀器三腳架，
故選bdef；
（2）通過以上分析知，二氧化硅和濃硫酸反應(yīng)方程式為SiO₂+H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$H₂SiO₃+SO₃↑，
故答案為：SiO₂+H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$H₂SiO₃+SO₃↑；
（3）鐵離子能和KSCN溶液反應(yīng)生成血紅色溶液，所以要檢驗(yàn)除鐵后的濾液中是否含有Fe³⁺，應(yīng)采取的實(shí)驗(yàn)方法為取少量除鐵后的濾液于試管中，滴加幾滴KSCN溶液，若溶液變?yōu)檠�紅色則含F(xiàn)e³⁺，否則不含F(xiàn)e³⁺；濾渣2的主要成分為Fe（OH）₃，
故答案為：取少量除鐵后的濾液于試管中，滴加幾滴KSCN溶液，若溶液變?yōu)檠�紅色則含F(xiàn)e³⁺，否則不含F(xiàn)e³⁺；Fe（OH）₃；
（4）“分離1”操作包含的實(shí)驗(yàn)步驟有蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥，
故答案為：蒸發(fā)濃縮；冷卻結(jié)晶；過濾；
（5）通過以上分析知，該過程中的總反應(yīng)方程式Al₂（SO₄）₃+H₂SO₄+2NH₃•H₂O+22H₂O=2[NH₄Al（SO₄）₂•12H₂O]↓或Al₂（SO₄）₃+H₂SO₄+2NH₃+24H₂O=2[NH₄Al（SO₄）₂•12H₂O]↓，
故答案為：Al₂（SO₄）₃+H₂SO₄+2NH₃•H₂O+22H₂O=2[NH₄Al（SO₄）₂•12H₂O]↓或Al₂（SO₄）₃+H₂SO₄+2NH₃+24H₂O=2[NH₄Al（SO₄）₂•12H₂O]↓．

點(diǎn)評 本題考查物質(zhì)分離和提純，為高頻考點(diǎn)，側(cè)重考查學(xué)生分析能力、實(shí)驗(yàn)基本操作能力等，明確流程圖中發(fā)生的反應(yīng)及基本操作方法、物質(zhì)性質(zhì)是解本題關(guān)鍵，知道常見儀器用途，題目難度不大．