Question

【题目】明矾石的主要成分是K2SO4·Al2(SO4)3·2Al 2O3·6H2O，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＋3S 2Al 2O3 ＋9SO2，该反应的氧化剂是______________，若生成1molAl2O3，则转移的电子数为____________________。

（2）将标况下1.12L炉气通入100mL 0.5mol·L-1 NaOH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___________________________________。

（3）熟料溶解时反应的离子方程式为_________________________。

（4）母液中溶质主要成分的化学式为____________、_____________，溶液调节pH后经过滤、洗涤可得Al(OH)3沉淀，证明沉淀已洗涤干净的实验操作和现象是 ________________。

Answer 1

【答案】Al2(SO4) 3 3.612×1024 c(Na+)>c(HSO3-)>c(H+)>c(SO32-)>c(OH-) Al2O3 +2OH- =2AlO2- + H2O K2SO4 Na2SO4 取最后一次洗涤液于试管中，滴加BaCl2溶液，若无白色沉淀生成则已洗涤干净

【解析】

（1）所含元素化合价降低的反应物是氧化剂；再根据N=nNA转移电子数目；

（2）根据反应后溶液中溶质为NaHSO3，溶液呈碱性，判断溶液中各离子的浓度大小；

（3）熟料溶解为氧化铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠；

（4）母液中离子主要为K+，Na+，SO42-；通过检验硫酸根离子的方法进行试验。

（1）反应中硫元素的化合价由Al2（SO4）3中的+6价降低为SO2的+4价，故Al2（SO4）3为氧化剂，反应中硫单质中硫元素的化合价由0价升高为SO2的+4价，硫单质为还原剂，生成1molAl2O3时需要硫的物质的量为1mol×3/2=1.5mol，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，故答案为：故Al2（SO4）3，3.612×1024。

（2）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，n（SO2）：n（NaOH）=1：1，故反应后溶液中溶质为NaHSO3，溶液呈碱性，说明HSO3-的电离程度大于水解程度，同时水解生成氢离子，故c(H+)>c(SO32-)，HSO3-的电离程度不大，故c(HSO3-)>c(H+)，溶液c（OH-）等于水电离生成，浓度很小，故溶液中各种离子浓度由大到小的排列顺序为c(Na+)>c(HSO3-)>c(H+)>c(SO32-)>c(OH-)，故答案为：c(Na+)>c(HSO3-)>c(H+)>c(SO32-)>c(OH-)。

（3）由工艺流程可以知道，熟料溶解为氧化铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠，离子方程式为：Al2O3 +2OH- =2AlO2- + H2O，故答案为：Al2O3 +2OH- =2AlO2- + H2O。

（4）由工艺流程可以知道，熟料溶解所得到的溶液中含有K+，Na+，SO42-，AlO2-，OH-等，加硫酸调节pH值，AlO2-转化为Al(OH)3，母液中离子主要为K+，Na+，SO42-，含有溶质为K2SO4、Na2SO4；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试验，方法为取最后一次洗涤液于试管中，滴加BaCl2溶液，若无白色沉淀生成则已洗涤干净，故答案为：K2SO4、Na2SO4；取最后一次洗涤液于试管中，滴加BaCl2溶液，若无白色沉淀生成则已洗涤干净。