Question

【题目】明矾石的主要成分是K2SO4Al2（SO4）32Al2O36H2O，还含有杂质Fe2O3 ． 利用明矾石来制取纯净的Al2O3、K2FeO4和H2SO4的工艺流程如图所示．

请回答下列问题：
（1）焙烧炉中发生反应的化学方程式为2Al2（SO4） 2Al2O3+6SO2↑+3O2↑，若生成102gAl2O3 ， 转移的电子数目为 ．
（2）生成沉淀I的离子方程式为 ， 沉淀II的化学式为 ．
（3）溶液经加硫酸调节pH后，过滤，洗涤，可得沉淀I，证明沉淀I已洗涤干净的实验操作和现象是 ．
（4）写出Cl2将沉淀Ⅱ氧化为K2FeO4的化学方程式： ．
（5）从滤液中得到K2SO4晶体的方法是 ．
（6）K2FeO4也可以铁为电极，通过电解浓的KOH溶液来制取，写出电解法制取K2FeO4的阳极反应式： ．

Answer 1

【答案】
（1）3.612×1024或6NA
（2）AlO2﹣+H++H2O=Al（OH）3↓；Fe（OH）3
（3）取最后一次洗涤液少许于试管中，滴加BaCl2溶液，若无色白色沉淀生成，则已洗干净
（4）2Fe（OH）3+3Cl2+10KOH=2K2FeO4+6KCl+8H2O
（5）蒸发结晶
（6）Fe+8OH﹣﹣6e﹣=FeO42﹣+4H2O
【解析】解：利用明矾石（主要成分是K2SO4Al2（SO4）32Al2O36H2O，此外还含有少量Fe2O3杂质）制备Al2O3、K2FeO4和H2SO4的工艺流程：明矾脱水后主要成分是K2SO4Al2（SO4）32Al2O3 ， “焙烧”Al2（SO4）3中+6价降低为SO2中+4价，Al2（SO4）3是氧化剂，硫单质为还原剂，发生2Al2（SO4）3+3S Al2O3+9SO2 ， 熟料溶解为氧化铝与氢氧化钾溶液反应生成偏铝酸钾，离子方程式为Al2O3+2OH﹣=2AlO2﹣+H2O，熟料溶解所得的溶液中含有K+、SO42﹣、AlO2﹣、OH﹣等，加硫酸调PH值，AlO2﹣转化为Al（OH）3 ， 灼烧生成Al2O3 ， 母液中离子主要有K+、SO42﹣ ， 含有溶质为K2SO4 ， 滤渣为Fe2O3 ， 加硫酸Fe2O3+3H2SO4=Fe2（SO4）3+3H2O，X为Fe2（SO4）3 ， 加氢氧化钾Fe2（SO4）3+6KOH=2Fe（OH）3↓+3K2SO4 ， 通入氯气：2Fe（OH）3+3Cl2+10KOH═2K2FeO4+6KCl+8H2O，制得K2FeO4 ， （1）102gAl2O3的物质的量是1mol，即生成1molAl2O3时也生成3mol的二氧化硫，硫酸根离子中S元素的化合价为+6价，二氧化硫中的S元素的化合价为+4价，所以生成3mol的二氧化硫转移电子的物质的量是6mol，即3.612×1024或6NA ， 所以答案是：3.612×1024或6NA；（2）沉淀I是氢氧化铝沉淀，明矾石经过脱水、焙烧、与氢氧化钾溶液反应后得到的溶液中含有偏铝酸根离子，加入硫酸生成氢氧化铝沉淀，离子方程式为AlO2﹣+H++H2O=Al（OH）3↓，沉淀II与氯气、氢氧化钾溶液反应生成高铁酸钾，所以沉淀II的化学式为 Fe（OH）3 ， 所以答案是：AlO2﹣+H++H2O=Al（OH）3↓；Fe（OH）3；（3）氢氧化铝是偏铝酸钾溶液与硫酸溶液反应的产物，所以氢氧化铝沉淀中可能含有硫酸根离子，证明沉淀是否洗涤干净即证明洗涤液中是否含有硫酸根离子，证明方法是取最后一次洗涤液少许于试管中，滴加BaCl2溶液，若无色白色沉淀生成，则已洗干净，
所以答案是：取最后一次洗涤液少许于试管中，滴加BaCl2溶液，若无色白色沉淀生成，则已洗干净；（4）沉淀II与氯气、氢氧化钾溶液反应生成高铁酸钾，铁元素化合价升高，氯元素的化合价降低成为氯离子，化学方程式为2Fe（OH）3+3Cl2+10KOH=2K2FeO4+6KCl+8H2O，
所以答案是：2Fe（OH）3+3Cl2+10KOH=2K2FeO4+6KCl+8H2O；（5）从硫酸钾溶液中得到硫酸钾晶体的方法是蒸发结晶，所以答案是：蒸发结晶；（6）以铁为电极，电解浓的KOH溶液来制取K2FeO4 ， 阳极发生氧化反应，K2FeO4中铁元素的化合价为+6价，所以铁失6个电子与氢氧根离子结合生成FeO42﹣ ， 电极反应式为Fe+8OH﹣﹣6e﹣=FeO42﹣+4H2O，
所以答案是：Fe+8OH﹣﹣6e﹣=FeO42﹣+4H2O．