Question

2．NH₄Al（SO₄）₂是食品加工中最為快捷的食品添加劑，用于焙烤食品，工業(yè)上常用鋁土礦（主要成分為Al₂O₃和少量的 SiO₂、Fe₂O₃雜質(zhì)）生產(chǎn)銨明礬晶體NH₄Al（SO₄）₂•12H₂O，其工藝流程圖如圖：

（1）廢渣a、b 的成分分別是二氧化硅、氫氧化鐵（寫名稱）．
（2）流程圖中X的化學式為H₂SO₄．
（3）反應Ⅲ的離子方程式為AlO₂^-+CO₂+2H₂O=HCO₃^-+Al（OH）₃↓；從銨明礬溶液中獲得銨明礬晶體的操作依次為（填操作名稱）蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌．
（4）反應Ⅶ的化學方程式為（NH₄）₂S₂O₈+2H₂O=2NH₄HSO₄+H₂O₂；NH₄HSO₄溶液中離子濃度由大到小順序為c（H⁺）＞c（SO₄^2-）＞c（NH₄⁺）＞c（OH^-）．

Answer 1

分析 鋁土礦（主要成分為Al₂O₃和少量的 SiO₂、Fe₂O₃雜質(zhì)）鋁土礦的主要成分是氧化鋁，根據(jù)題中流程圖可知，在反應Ⅲ中通入二氧化碳，而流程最后要得到硫酸鹽，所以為了除去雜質(zhì)，先在鋁土礦中加入過量的稀硫酸，得廢渣a為SiO₂，濾液中含有Al³⁺、Fe³⁺，所以X為稀硫酸，再加過量的氫氧化鈉溶液，生成偏鋁酸鈉溶液和氫氧化鐵沉淀，所以廢渣b為氫氧化鐵，Y為氫氧化鈉，反應Ⅲ為偏鋁酸鈉溶液與過量二氧化碳反應生成氫氧化鋁沉淀和廢液，反應Ⅳ為氫氧化鋁中加上硫酸可以制得Al₂（SO₄）₃，反應Ⅵ中氨氣與硫酸反應生成（NH₄）₂SO₄，反應Ⅴ中（NH₄）₂SO₄轉(zhuǎn)化為銨明礬，電解硫酸和硫酸銨的混合溶液，在陰極上得氫氣，陽極上得（NH₄）₂S₂O₈，反應ⅤⅡ為（NH₄）₂S₂O₈與水反應生成雙氧水和NH₄HSO₄，據(jù)此答題．

解答 解：鋁土礦（主要成分為Al₂O₃和少量的 SiO₂、Fe₂O₃雜質(zhì)）鋁土礦的主要成分是氧化鋁，根據(jù)題中流程圖可知，在反應Ⅲ中通入二氧化碳，而流程最后要得到硫酸鹽，所以為了除去雜質(zhì)，先在鋁土礦中加入過量的稀硫酸，得廢渣a為SiO₂，濾液中含有Al³⁺、Fe³⁺，所以X為稀硫酸，再加過量的氫氧化鈉溶液，生成偏鋁酸鈉溶液和氫氧化鐵沉淀，所以廢渣b為氫氧化鐵，Y為氫氧化鈉，反應Ⅲ為偏鋁酸鈉溶液與過量二氧化碳反應生成氫氧化鋁沉淀和廢液，反應Ⅳ為氫氧化鋁中加上硫酸可以制得Al₂（SO₄）₃，反應Ⅵ中氨氣與硫酸反應生成（NH₄）₂SO₄，反應Ⅴ中（NH₄）₂SO₄轉(zhuǎn)化為銨明礬，電解硫酸和硫酸銨的混合溶液，在陰極上得氫氣，陽極上得（NH₄）₂S₂O₈，反應ⅤⅡ為（NH₄）₂S₂O₈與水反應生成雙氧水和NH₄HSO₄，
（1）根據(jù)上面的分析可知，廢渣a為SiO₂，名稱為二氧化硅，廢渣b為氫氧化鐵，
故答案為：二氧化硅；氫氧化鐵；
（2）根據(jù)上面的分析可知，流程圖中X為稀硫酸，X的化學式為H₂SO₄，
故答案為：H₂SO₄；
（3）反應Ⅲ為偏鋁酸鈉溶液與過量二氧化碳反應生成氫氧化鋁沉淀和碳酸氫鈉，反應Ⅲ的離子方程式為 AlO₂^-+CO₂+2H₂O=HCO₃^-+Al（OH）₃↓，銨明礬晶體中有結(jié)晶水，溫度過高會使結(jié)晶水失去，所以從銨明礬溶液中獲得銨明礬晶體的操作依次為 蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌，
故答案為：AlO₂^-+CO₂+2H₂O=HCO₃^-+Al（OH）₃↓；蒸發(fā)濃縮；
（4）根據(jù)元素守恒和題中信息可知，反應Ⅶ的化學方程式為：（NH₄）₂S₂O₈+2H₂O=2NH₄HSO₄+H₂O₂，NH₄HSO₄溶液中電離出SO₄^2-、H⁺、NH₄⁺，其中銨根離子水解生成氫離子，所以溶液中離子濃度由大到小順序為c（H⁺）＞c（SO₄^2-）＞c（NH₄⁺）＞c（OH^-），
故答案為：（NH₄）₂S₂O₈+2H₂O=2NH₄HSO₄+H₂O₂；c（H⁺）＞c（SO₄^2-）＞c（NH₄⁺）＞c（OH^-）．

點評 本題考查學生對工藝流程的理解、閱讀獲取信息能力、方程式書寫、電解原理的應用等，難度中等，需要學生具備閱讀獲取信息能力、綜合運用知識、信息分析問題解決問題能力．