Question

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

（1）“焙烧”过程中反应的化学方程式为2Al₂（SO₄）₃+3S 

高温  .

 2Al₂O₃+

 

；该反应的氧化剂是

 

；该反应中被氧化的元素与被还原的元素的质量比是

 

．
（2）“溶解”时反应的离子方程式为

 

．
（3）“调节pH后过滤、洗涤Al（OH）₃沉淀，证明已洗涤干净的实验操作和现象是

 

．
（4）“母液”中可回收的物质是

 

．
（5）工业上常用氢氧化铝脱水后的产物X熔融电解冶炼金属铝，则该反应的化学方程式为

 

．

Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用

专题：实验设计题

分析：根据元素守恒和得失电子守恒，可知焙烧炉中发生反应的化学方程式为2Al₂（SO₄）₃+3S

高温  .

2Al₂O₃+9SO₂，故生成炉气中含二氧化硫，熟料中含氧化铝、氧化铁、硫酸钾等，加入氢氧化钠和水，氧化铝和氢氧化钠反应生成偏铝酸钠，氧化铁不反应，过滤，滤渣中含氧化铁，滤液中含偏铝酸钠和硫酸钾、氢氧化钠等；用硫酸调节pH，得到氢氧化铝沉淀和硫酸钠、硫酸钾，过滤得母液中含硫酸钾、硫酸钠溶质．
（1）所含元素化合价降低的反应物是氧化剂；根据得失电子守恒计算；
（2）氢氧化钠与氧化铝反应生成偏铝酸钠和水；
（3）Al（OH）₃沉淀具有吸附性，可吸附硫酸根离子，通过检验硫酸根离子的方法进行实验；
（4）“母液”中含有硫酸盐；
（5）氢氧化铝脱水生成氧化铝，电解熔融的氧化铝得到Al和氧气．

解答： 解：根据元素守恒和得失电子守恒，可知焙烧炉中发生反应的化学方程式为2Al₂（SO₄）₃+3S

高温  .

2Al₂O₃+9SO₂，故生成炉气中含二氧化硫，熟料中含氧化铝、氧化铁、硫酸钾等，加入氢氧化钠和水，
氧化铝和氢氧化钠反应生成偏铝酸钠，氧化铁不反应，过滤，滤渣中含氧化铁，滤液中含偏铝酸钠和硫酸钾、氢氧化钠等；用硫酸调节pH，得到氢氧化铝沉淀和硫酸钠、硫酸钾，过滤得母液中含硫酸钾、硫酸钠溶质
（1）反应中硫元素化合价由Al₂（SO₄）₃中S元素的+6价降低，单质硫中S的化合价升高，令产物中S的化合价为+x价，根据得失电子守恒可知6（6-x）=3（x-0），则x=4，所以生成产物为SO₂，则反应的化学方程式为2Al₂（SO₄）₃+3S

高温  .

2Al₂O₃+9SO₂，Al₂（SO₄）₃化合价降低得电子为氧化剂，反应中失电子被氧化的S为3mol，则得电子被还原的S为6mol，所以该反应中被氧化的元素与被还原的元素的质量比是：1：2；
故答案为：9SO₂；Al₂（SO₄）₃；1：2；
（2）氢氧化钠与氧化铝反应生成偏铝酸钠和水，反应的离子方程式为Al₂O₃+2OH^-=2AlO₂^-+H₂O，故答案为：Al₂O₃+2OH^-=2AlO₂^-+H₂O；
（3）Al（OH）₃沉淀具有吸附性，可吸附硫酸根离子，通过检验硫酸根离子的方法进行实验，方法为取最后一次洗涤的流出液于试管中，滴加BaCl₂溶液，若无白色沉淀生成则已洗涤干净，
故答案为：取最后一次洗涤的流出液于试管中，滴加BaCl₂溶液，若无白色沉淀生成则已洗涤干净；
（4）根据流程分析可知“母液”中含有硫酸盐中含有K₂SO₄、Na₂SO₄，都可回收利用，故答案为：K₂SO₄、Na₂SO₄；
（5）氢氧化铝脱水生成氧化铝，电解熔融的氧化铝得到Al和氧气，其电解方程式为：2Al₂O₃（熔融）

通电  .

4Al+3O₂↑；
故答案为：2Al₂O₃（熔融）

通电  .

4Al+3O₂↑．

点评：本题考查物质的制备、分离等知识，侧重于学生的分析能力和实验能力的考查，为高考常见题型，题目难度中等，注意把握物质的相关性质．