Question

【題目】明礬石的主要成分是K2SO4·Al2(SO4)3·2Al2O3·6H2O，還含有少量Fe2O3雜質。利用明礬石制備氫氧化鋁的流程如下：

(1)焙燒爐中發(fā)生反應的化學方程式為2Al2(SO4)3+3S2Al2O3+9SO2，該反應的氧化劑是_______。若生成l molAl2O3，則轉移的電子數為__________________。

(2)熟料溶解時，反應的離子方程式為___________________________________________。

(3)母液中溶質主要成分的化學式為_____________________________________________。

(4)將標準狀況下1.12L爐氣通入100mL 0．5mol·L-1NaOH溶液中，得到一種酸性溶液，則該溶液中各種離子濃度由大到小的排列順序為____________________________。

(5)檢驗廢渣中主要成分的方法是_____________________________________________________(寫出操作步驟、現象及結論)。

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－) 取少量廢渣，加入適量稀H2SO4，溶解后滴加KSCN溶液，溶液變紅色，說明廢渣中含有Fe2O3

【解析】

（1）根據方程式可知，反應中硫元素化合價由Al2(SO4)3中＋6價降低為SO2中＋4價，得到2個電子，發(fā)生還原反應，所以Al2(SO4)3是氧化劑。反應中硫元素化合價由0價升高為SO2中＋4價，硫單質為還原劑，生成1molAl2O3需要硫的物質的量為1mol×＝1.5mol，所以轉移電子的物質的量為1.5mol×4＝6mol，轉移電子數目為6mol×6.02×1023mol-1＝3.612×1024。

（2）氧化鋁是兩性氧化物，能溶于氫氧化鈉溶液中，所以由工藝流程可知，熟料溶解為氧化鋁與氫氧化鈉溶液反應生成偏鋁酸鈉，反應離子方程式為Al2O3＋3H2O＋2OH-＝2[Al(OH)4]－。

（3）由工藝流程可知，熟料溶解所得的溶液中含有K+、Na+、SO42-、[Al(OH)4]－、OH-等，加硫酸調pH值，[Al(OH)4]－轉化為Al(OH)3沉淀而析出，母液中離子主要有K+、Na+、SO42-，因此含有溶質為K2SO4、Na2SO4。

（4）標準狀況下1.12L二氧化硫的物質的量為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，故反應后溶液中溶質為NaHSO3。溶液呈酸性，說明HSO3-的電離程度大于其水解程度，同時水電離生成氫離子，所以溶液中c(H+)＞c(SO32-)。HSO3-電離程度不大，故c(HSO3-)＞c(H+)，溶液c(OH－)等于水電離生成，濃度很小，因此溶液中離子濃度由大到小的排列順序為c(Na+)＞c(HSO3-)＞c(H+)＞c(SO32-)＞c(OH－)。

（5）由工藝流程可知，廢渣的主要成分為Fe2O3，可以通過檢驗鐵離子來檢驗氧化鐵。即取少量廢渣，加入適量鹽酸溶解，再滴加KSCN溶液，若溶液被紅色，說明廢渣中含有Fe2O3。