Question

【題目】氧化鋁陶瓷常用于厚膜集成電路，制備氧化鋁陶瓷的合成路線如圖所示，回答下列問題。

（1）“氧化”步驟發(fā)生的離子方程式為：___，使用雙氧水作氧化劑優(yōu)點(diǎn)為___：

（2）“熱分解”得到的產(chǎn)物除了氧化鋁外，還有NH3、N2、SO2、SO3、H2O生成，則氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為___。

（3）銨明礬晶體的化學(xué)式為NH4Al(SO4)2·12H2O，“熱分解”步驟中，其各溫度段內(nèi)受熱“失重計(jì)算值”（失重計(jì)算值%=×100%）如表所示：

溫度區(qū)間（℃）	18→190	190→430	430→505	505→900
失重計(jì)算值（%）	39.20	7.80	13.00	26.00

通過上述數(shù)據(jù)經(jīng)粗略計(jì)算可判斷，在溫度區(qū)間___銨明礬基本上失去了全部結(jié)晶水。

（4）“結(jié)晶”步驟中常采用的操作是___。

（5）合成過程中常使用過量的工業(yè)硫酸銨，可利用硫酸銨溶液水解顯酸性抑制硫酸鋁水解，另外的一個(gè)重要作用是___。

（6）通常認(rèn)為金屬離子濃度等于1×10-5mol/L即可認(rèn)為沉淀完全，試計(jì)算常溫下“中和”步驟中需要調(diào)節(jié)溶液pH=___（保留一位小數(shù)，已知：Ksp[Fe(OH)3]=8.0×10－38，lg5=0.7）。

Answer 1

【答案】2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O 還原產(chǎn)物為水，不引入雜質(zhì)、不污染環(huán)境 1：3 190→430 蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶 促使硫酸鋁充分轉(zhuǎn)化為銨明礬，提高硫酸鋁的利用率 3.3

【解析】

（1）“氧化”步驟利用了H2O2的氧化性將Fe2+氧化為Fe3+，同時(shí)H2O2被還原為H2O，不引入雜質(zhì)、不污染環(huán)境；

（2）氧化產(chǎn)物為N2，還原產(chǎn)物為SO2，利用得失電子守恒進(jìn)行計(jì)算；

（3）根據(jù)題中信息，計(jì)算出銨明礬基本上失去了全部結(jié)晶水時(shí)的失重計(jì)算值；

（4）從溶液中析出晶體，一般是蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶；

（5）合成過程中常使用過量的工業(yè)硫酸銨，可利用硫酸銨溶液水解顯酸性抑制硫酸鋁水解，另外的一個(gè)重要作用可以從從原料利用率的角度回答；

（6）根據(jù)題中信息，計(jì)算出完全沉淀的時(shí)候，所要調(diào)節(jié)的pH。

（1）“氧化”步驟利用了H2O2的氧化性將Fe2+氧化為Fe3+，同時(shí)H2O2被還原為H2O，故離子方程式為2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O，使用雙氧水作氧化劑優(yōu)點(diǎn)是還原產(chǎn)物為水不引入雜質(zhì)、不污染環(huán)境；

（2）氧化產(chǎn)物為N2，還原產(chǎn)物為SO2，利用得失電子守恒列式如下：n(N2)×2×3e－＝n(SO2)×2e－，解得n(N2):n(SO2)＝1:3；

（3）NH4Al(SO4)2·12H2O結(jié)晶水的含量近似為47.7%，前兩個(gè)溫度段內(nèi)，“失重計(jì)算值”之和為39.20%+7.80%＝47%，故在190→430溫度段內(nèi)，銨明礬基本上失去了全部結(jié)晶水；

（4）得到帶結(jié)晶水的晶體常采用的方法是蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶；

（5）使硫酸銨過量，有利于硫酸鋁充分反應(yīng)，提高了硫酸鋁的利用率；

（6）根據(jù)氫氧化鐵的溶度積常數(shù)可知1×10－5×c3(OH－)＝8.0×10－38，解得c(OH－)＝2×10－11（mol/L），，pH＝4-lg5＝3.3。