Question

【題目】明礬石經(jīng)處理后得到明礬（ KAl(SO4)2·12H2O）。從明礬制備Al、K2SO4和H2SO4的工藝過程如下所示：

焙燒明礬的化學(xué)方程式為：4KAl(SO4)2·12H2O+3S＝2K2SO4+2Al2O3+9SO2+48H2O

請(qǐng)回答下列問題：

（1）在焙燒明礬的反應(yīng)中，還原劑是__________________。

（2）從水浸后的濾液中得到K2SO4晶體的方法是_____________________。

（3）A12O3在一定條件下可制得AIN，其晶體結(jié)構(gòu)如右圖所示，該晶體中Al的配位數(shù)是____。

（4）以Al和NiO(OH)為電極，NaOH溶液為電解液組成一種新型電池，放電時(shí)NiO(OH)轉(zhuǎn)化為Ni(OH)2，該電池反應(yīng)的化學(xué)方程式是_____________________________。

（5）焙燒產(chǎn)生的SO2可用于制硫酸。已知25℃、101 kPa時(shí)：

2SO2(g) +O2(g)2SO3(g) △H1= 一197 kJ/mol；

2H2O (g)＝2H2O(1) △H2＝一44 kJ/mol；

2SO2(g)+O2(g)+2H2O(g)＝2H2SO4(l) △H3＝一545 kJ/mol。

則SO3(g)與H2O(l)反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是__________________________。

焙燒948t明礬(M＝474 g/mol )，若SO2的利用率為96%，可生產(chǎn)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98％的硫酸________t。

Answer 1

【答案】S 蒸發(fā)結(jié)晶 4 Al＋3NiO(OH)＋NaOH＋H2O=3Ni(OH)2＋NaAlO2 SO3(g)＋H2O(l)=H2SO4(l)△H=-152kJ·mol－1 432

【解析】

（1）4KAl（SO4）212H2O+3S═2K2SO4+2Al2O3+9SO2+48H2O反應(yīng)硫單質(zhì)中硫元素化合價(jià)升高為+4價(jià)。硫酸根離子中硫元素化合價(jià)從+6價(jià)變化為+4價(jià)，故還原劑是硫單質(zhì)，而氧化劑是6mol的硫酸根離子，即3mol的4KAl（SO4）212H2O，故答案為：S；

（2）從溶液中得到固體硫酸鉀，可以才用蒸發(fā)結(jié)晶的方法，故答案：蒸發(fā)結(jié)晶；

（3）由圖可知一個(gè)鋁與4個(gè)氮原子成鍵，所以晶體中Al的雜化軌道方式為sp3，依據(jù)晶體晶胞結(jié)構(gòu)分析，結(jié)合配位數(shù)含義可知，每個(gè)氮原子和四個(gè)鋁原子相連，所以氮原子的配位數(shù)為4，故答案為：4；

（4）①以Al和NiO（OH）為電極，鋁做原電池 負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：Al-3e-+4OH-=AlO2-+2H2O；正極NiO（OH）得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，所以陽極反應(yīng)為：Ni（OH）2-e-+OH-=NiO（OH）+H2O，故答案為：Al＋3NiO(OH)＋NaOH＋H2O=3Ni(OH)2＋NaAlO2；

（5）2SO2（g）+O2（g）2SO3（g）△H1=-197kJ/mol； ①

2H2O（g）=2H2O（1）△H2=-44kJ/mol； ②

2SO2（g）+O2（g）+2H2O（g）=2H2SO4（l）△H3=-545kJ/mol． ③

依據(jù)蓋斯定律③-①-②得到：2SO3（g）+2H2O（l）=2H2SO4（l）△H=-304KJ/mol，

即反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：SO3（g）+H2O（l）=H2SO4（l）△H=-152KJ/mol；

948 t明礬生成SO2物質(zhì)的量為4500mol 故生成硫酸的質(zhì)量m=4500×0.96×98÷0.98=432000Kg=432t．

故答案為：SO3（g）+H2O（l）=H2SO4（l）△H=-152kJ/mol；432．