Question

【題目】KAl(SO4)2·12H2O（明礬）是一種復鹽，在造紙等方面應用廣泛。實驗室中，采用廢易拉罐（主要成分為Al，有少量的Fe、Mg雜質）制備明礬的過程如圖所示。回答下列問題：

(1)操作1中用到的玻璃儀器有________________。

(2)為盡量少引入雜質，從易拉罐溶解至生成Al(OH)3，過程中，主要發生反應的離子反應方程式為______________，__________________________；試劑②是_______________________________。

(3)已知：常溫下KW=1.0×10－14 ，Al(OH)3溶于NaOH溶液反應的平衡常數等于20。則Al(OH)3+H2O[Al(OH)4]－+H+平衡常數K=_________________。

(4)天然水在凈化處理過程中加入明礬作混凝劑，水的凈化和軟化的區別是______________。

(5)普通紙張的主要成分是纖維素，在早期的紙張生產中，常采用紙表面涂敷明礬的工藝，以填補其表面的微孔，防止墨跡擴散。人們發現紙張會發生酸性腐蝕而變脆、破損，嚴重威脅紙質文物的保存。經分析檢驗，發現酸性腐蝕主要與造紙中涂覆明礬的工藝有關，請說明理由：_____________________；為保護這些紙質文物，有人建議采取噴灑Zn(C2H5)2的方法，其可以與水反應生成氧化鋅和乙烷。用反應方程式表示該方法生成氧化鋅及防止酸性腐蝕的原理________________________________。

Answer 1

【答案】漏斗、燒杯、玻璃棒 2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑ AlO2-+HCO3-+H2O=CO32-+Al(OH)3↓ K2SO4 2.0×10-13 水的凈化是用混凝劑（如明礬等）將水中的懸浮物沉淀下來，而水的軟化是除去水中的鈣離子和鎂離子 明礬水解產生酸性環境，在酸性條件下纖維素水解，使高分子鏈斷裂 Zn(C2H5)2+H2O=ZnO+2C2H6↑、ZnO+2H+=Zn2++H2O

【解析】

易拉罐的主要成分為Al，含有少量的Fe、Mg雜質，可選擇濃NaOH溶解，得到偏鋁酸鈉溶液，并通過過濾除去Fe、Mg等雜質，濾液中加入NH4HCO3溶液后，促進AlO2－水解生成Al(OH)3沉淀，過濾后將沉淀溶解在稀硫酸中，得到硫酸鋁溶液，添加K2SO4溶液后蒸發濃縮并冷卻結晶得到晶體明礬。

（1）操作1是過濾，用到的玻璃儀器有漏斗、燒杯、玻璃棒；

（2）為盡量少引入雜質，從易拉罐溶解至生成Al(OH)3，過程中，主要發生反應的離子反應方程式為2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑、 AlO2-+HCO3-+H2O=CO32-+Al(OH)3↓；要生成明礬溶液中缺少鉀離子、硫酸根離子，試劑②是 K2SO4；

（3）①Al（OH）3AlO2－+H＋+H2O，②H2OH＋+OH－，常溫下KW=1.0×10－14 ，③Al（OH）3+OH－AlO2－+2H2O，Al(OH)3溶于NaOH溶液反應的平衡常數等于20，K=20；①=②+③，則Al(OH)3AlO2－+H＋+H2O即Al(OH)3+H2O[Al(OH)4]－+H+平衡常數=KW×K=1.0×10－14×20=2.0×10-13；

（4）天然水在凈化處理過程中加入明礬作混凝劑，水的凈化和軟化的區別是水的凈化是用混凝劑（如明礬等）將水中的懸浮物沉淀下來，而水的軟化是除去水中的鈣離子和鎂離子；

（5）酸性腐蝕主要與造紙中涂覆明礬的工藝有關，理由：明礬水解產生酸性環境，在酸性條件下纖維素水解，使高分子鏈斷裂；為保護這些紙質文物，噴灑Zn(C2H5)2可以與水反應生成氧化鋅和乙烷，生成氧化鋅及防止酸性腐蝕的原理：Zn(C2H5)2+H2O=ZnO+2C2H6↑、ZnO+2H+=Zn2++H2O。