Question

2．硝酸鋁【Al （NO₃） ₃】是一種常用媒染劑．工業(yè)上用鋁灰（主要含Al、Al₂O₃、Fe₂O₃等），制取硝酸鋁晶體[A1 （NO₃）₃•9H₂O]的流程如圖

（1）寫出反應(yīng)I的離子方程式：2Al+2OH^-+2H₂O═2AlO₂^-+3H₂↑或Al₂O₃+2OH^-═2AlO₂^-+H₂O（任寫一個(gè)）
（2）若在實(shí)驗(yàn)室中完成反應(yīng)II，為避免鋁的損失，需要解決的問(wèn)題是如何控制反應(yīng)終點(diǎn)（或硝酸的用量），可采取的措施為將加入稀硝酸改為通入過(guò)量二氧化碳
（3）上述流程中采用減壓蒸發(fā)，并控制反應(yīng)Ⅲ中加入的稀硝酸稍過(guò)量，其目的防止硝酸鋁水解
（4）實(shí)驗(yàn)室可以用圖所示實(shí)驗(yàn)裝置制取Al（NO₃）₃．

①下列措施可以用來(lái)提高反應(yīng)速率的是AC
A．從右端導(dǎo)管通入熱的水蒸氣 B．改用濃硝酸  C．適當(dāng)加熱
②隨著反應(yīng)的進(jìn)行，硝酸被消耗，當(dāng)硝酸濃度低到一定程度時(shí)，硝酸中的氮元素會(huì)被還原到最低價(jià)態(tài)，寫出此時(shí)反應(yīng)的離子方程式8Al+3NO₃^-+30 H⁺═8Al³⁺+3NH₄⁺+9H₂O．

Answer 1

分析 用鋁灰（主要含Al、Al₂O₃、Fe₂O₃等），制取硝酸鋁晶體[A1 （NO₃）₃•9H₂O]，由制備流程可知，Al、Al₂O₃與NaOH反應(yīng)，反應(yīng)I中發(fā)生2Al+2OH^-+H₂O═2AlO₂^-+3H₂↑、Al₂O₃+2OH^-═2AlO₂^-+H₂O，過(guò)濾得到的濾渣為Fe₂O₃，反應(yīng)II中加硝酸時(shí)AlO₂^-轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為Al（OH）₃，因氫氧化鋁具有兩性，但不易控制反應(yīng)終點(diǎn)，應(yīng)將硝酸改為通入足量二氧化碳?xì)怏w，再過(guò)濾后，反應(yīng)III中硝酸與Al（OH）₃反應(yīng)生成[A1 （NO₃）₃，減壓蒸發(fā)，且加入的稀硝酸抑制水解可得到A1 （NO₃）₃•9H₂O，以此分析（1）～（3）；
（4）①升高溫度可加快反應(yīng)速率；
②當(dāng)硝酸濃度低到一定程度時(shí)，硝酸中的氮元素會(huì)被還原到最低價(jià)態(tài)，可知Al與硝酸反應(yīng)生成銨根離子、鋁離子，以此來(lái)解答．

解答 解：（1）反應(yīng)I的離子方程式為2Al+2OH^-+2H₂O═2AlO₂^-+3H₂↑、Al₂O₃+2OH^-═2AlO₂^-+H₂O，
故答案為：2Al+2OH^-+2H₂O═2AlO₂^-+3H₂↑或Al₂O₃+2OH^-═2AlO₂^-+H₂O；
（2）若在實(shí)驗(yàn)室中完成反應(yīng)II，為避免鋁的損失，由氫氧化鋁具有兩性可知，溶于強(qiáng)酸、強(qiáng)堿，則需要解決的問(wèn)題是如何控制反應(yīng)終點(diǎn)（或硝酸的用量），可采取的措施為將加入稀硝酸改為通入過(guò)量二氧化碳，
故答案為：如何控制反應(yīng)終點(diǎn)（或硝酸的用量）；將加入稀硝酸改為通入過(guò)量二氧化碳；
（3）硝酸鋁為強(qiáng)酸弱堿鹽，可發(fā)生水解，則上述流程中采用減壓蒸發(fā)，并控制反應(yīng)Ⅲ中加入的稀硝酸稍過(guò)量，其目的防止硝酸鋁水解，
故答案為：防止硝酸鋁水解；
（4）①升高溫度可加快反應(yīng)速率，則AC均可升高溫度、加快反應(yīng)速率，而B中Al與濃硝酸發(fā)生鈍化，反應(yīng)速率減小，故答案為：AC；
②當(dāng)硝酸濃度低到一定程度時(shí)，硝酸中的氮元素會(huì)被還原到最低價(jià)態(tài)，可知Al與硝酸反應(yīng)生成銨根離子、鋁離子，該反應(yīng)的離子反應(yīng)為8Al+3NO₃^-+30 H⁺═8Al³⁺+3NH₄⁺+9H₂O，
故答案為：8Al+3NO₃^-+30 H⁺═8Al³⁺+3NH₄⁺+9H₂O．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)的制備實(shí)驗(yàn)，為高頻考點(diǎn)，把握流程中發(fā)生的反應(yīng)、混合物分離提純、發(fā)生的反應(yīng)為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾�，注意鹽類水解及氧化還原反應(yīng)的應(yīng)用，題目難度不大．