Question

【题目】明矾石的主要成分是K2SO4·Al2(SO4)3·2Al2O3·6H2O，还含有少量Fe2O3杂质。利用明矾石制备氢氧化铝的流程如下：

(1)焙烧炉中发生反应的化学方程式为2Al2(SO4)3+3S2Al2O3+9SO2，该反应的氧化剂是_______。若生成l molAl2O3，则转移的电子数为__________________。

(2)熟料溶解时，反应的离子方程式为___________________________________________。

(3)母液中溶质主要成分的化学式为_____________________________________________。

(4)将标准状况下1.12L炉气通入100mL 0．5mol·L-1NaOH溶液中，得到一种酸性溶液，则该溶液中各种离子浓度由大到小的排列顺序为____________________________。

(5)检验废渣中主要成分的方法是_____________________________________________________(写出操作步骤、现象及结论)。

Answer 1

【答案】Al2(SO4)3 3.612×1024 Al2O3＋3H2O＋2OH-＝2[Al(OH)4]－ K2SO4、Na2SO4 c(Na+)＞c(HSO3-)＞c(H+)＞c(SO32-)＞c(OH－) 取少量废渣，加入适量稀H2SO4，溶解后滴加KSCN溶液，溶液变红色，说明废渣中含有Fe2O3

【解析】

（1）根据方程式可知，反应中硫元素化合价由Al2(SO4)3中＋6价降低为SO2中＋4价，得到2个电子，发生还原反应，所以Al2(SO4)3是氧化剂。反应中硫元素化合价由0价升高为SO2中＋4价，硫单质为还原剂，生成1molAl2O3需要硫的物质的量为1mol×＝1.5mol，所以转移电子的物质的量为1.5mol×4＝6mol，转移电子数目为6mol×6.02×1023mol-1＝3.612×1024。

（2）氧化铝是两性氧化物，能溶于氢氧化钠溶液中，所以由工艺流程可知，熟料溶解为氧化铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠，反应离子方程式为Al2O3＋3H2O＋2OH-＝2[Al(OH)4]－。

（3）由工艺流程可知，熟料溶解所得的溶液中含有K+、Na+、SO42-、[Al(OH)4]－、OH-等，加硫酸调pH值，[Al(OH)4]－转化为Al(OH)3沉淀而析出，母液中离子主要有K+、Na+、SO42-，因此含有溶质为K2SO4、Na2SO4。

（4）标准状况下1.12L二氧化硫的物质的量为1.12L÷22.4L/mol＝0.05mol，n(NaOH)＝0.1L×0.5mol/L＝0.05mol，即n(SO2): n(NaOH)＝0.05mol:0.05mol=1:1，故反应后溶液中溶质为NaHSO3。溶液呈酸性，说明HSO3-的电离程度大于其水解程度，同时水电离生成氢离子，所以溶液中c(H+)＞c(SO32-)。HSO3-电离程度不大，故c(HSO3-)＞c(H+)，溶液c(OH－)等于水电离生成，浓度很小，因此溶液中离子浓度由大到小的排列顺序为c(Na+)＞c(HSO3-)＞c(H+)＞c(SO32-)＞c(OH－)。

（5）由工艺流程可知，废渣的主要成分为Fe2O3，可以通过检验铁离子来检验氧化铁。即取少量废渣，加入适量盐酸溶解，再滴加KSCN溶液，若溶液被红色，说明废渣中含有Fe2O3。