Question

5．明礬石的主要成分是K₂SO₄•Al₂（SO₄）₃•2Al₂O₃•6H₂O，還含有少量Fe₂O₃雜質(zhì)．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(yīng)的化學(xué)方程式為2Al₂（SO₄）₃+3S$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Al₂O₃+9SO₂，標(biāo)出電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目．
（2）將標(biāo)準(zhǔn)狀況下，1.12L爐氣通入100mL 0.5mol/L NaOH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?yàn)閏（Na⁺）＞c（HSO₃^-）＞c（H⁺）＞c（SO₃^2-）＞c（OH^-）．
（3）熟料溶解時(shí)反應(yīng)的離子方程式為Al₂O₃+2OH^-=2AlO₂^-+H₂O．
（4）檢驗(yàn)廢渣中含有Fe₂O₃所需的試劑是稀HCl和KSCN溶液．
（5）母液中溶質(zhì)主要成分的化學(xué)式為K₂SO₄和Na₂SO₄，溶液調(diào)節(jié)pH后經(jīng)過(guò)濾、洗滌可得Al（OH）₃沉淀，證明沉淀已洗滌干凈的實(shí)驗(yàn)操作和現(xiàn)象是：取最后一次洗滌液于試管中，滴加BaCl₂溶液，若無(wú)白色沉淀生成，證明已洗凈．

Answer 1

分析 （1）所含元素化合價(jià)降低的反應(yīng)物是氧化劑；反應(yīng)中硫單質(zhì)中硫元素化合價(jià)由0價(jià)升高為SO₂中+4價(jià)，硫單質(zhì)為還原劑，單線橋標(biāo)注轉(zhuǎn)移電子數(shù)目；
（2）根據(jù)n=$\frac{V}{{V}_{m}}$計(jì)算二氧化硫的物質(zhì)的量，根據(jù)n（SO₂）：n（NaOH）確定反應(yīng)產(chǎn)物，再結(jié)合溶液呈酸性進(jìn)行判斷；
（3）由工藝流程可知，熟料溶解為氧化鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鈉；
（4）廢渣中加入鹽酸，滴加KSCN溶液，若溶液被紅色，說(shuō)明廢渣中含有Fe₂O₃；
（5）由工藝流程可知，熟料溶解所得的溶液中含有K⁺、Na⁺、SO₄^2-、AlO₂^-、OH^-等，加硫酸調(diào)PH值，AlO₂^-轉(zhuǎn)化為Al（OH）₃，母液中離子主要有K⁺、Na⁺、SO₄^2-．Al（OH）₃沉淀會(huì)附著K⁺、Na⁺、SO₄^2-等，用BaCl₂溶液檢驗(yàn)最后的洗滌液中是否含有SO₄^2-，確定是否洗滌干凈．

解答 解：（1）反應(yīng)中硫元素化合價(jià)由Al₂（SO₄）₃中+6價(jià)降低為SO₂中+4價(jià)，故Al₂（SO₄）₃是氧化劑，反應(yīng)中硫單質(zhì)中硫元素化合價(jià)由0價(jià)升高為SO₂中+4價(jià)，硫單質(zhì)為還原劑，電子轉(zhuǎn)移總數(shù)12，單線橋標(biāo)注電子轉(zhuǎn)移為，
故答案為：；
（2）1.12L二氧化硫的物質(zhì)的量為$\frac{1.12L}{22.4L/mol}$=0.05mol，n（NaOH）=0.1L×0.5mol/L=0.05mol，n（SO₂）：n（NaOH）=0.05mol：0.05mol=1：1，故反應(yīng)后溶液中溶質(zhì)為NaHSO₃，溶液呈酸性，說(shuō)明HSO₃^-的電離程度大于水解程度，同時(shí)水電離生成氫離子，故c（H⁺）＞c（SO₃^2-），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，故溶液中離子濃度由大到小的排列順序?yàn)閏（Na⁺）＞c（HSO₃^-）＞c（H⁺）＞c（SO₃^2-）＞c（OH^-），
故答案為：c（Na⁺）＞c（HSO₃^-）＞c（H⁺）＞c（SO₃^2-）＞c（OH^-）；
（3）由工藝流程可知，熟料溶解為氧化鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鈉，離子方程式為Al₂O₃+2OH^-=2AlO₂^-+H₂O，
故答案為：Al₂O₃+2OH^-=2AlO₂^-+H₂O；
（4）廢渣中加入鹽酸，滴加KSCN溶液，若溶液被紅色，說(shuō)明廢渣中含有Fe₂O₃，
故答案為：鹽酸、KSCN溶液；
（5）由工藝流程可知，熟料溶解所得的溶液中含有K⁺、Na⁺、SO₄^2-、AlO₂^-、OH^-等，加硫酸調(diào)PH值，AlO₂^-轉(zhuǎn)化為Al（OH）₃，母液中離子主要有K⁺、Na⁺、SO₄^2-，含有溶質(zhì)為K₂SO₄、Na₂SO₄，
Al（OH）₃沉淀會(huì)附著K⁺、Na⁺、SO₄^2-等，取最后的洗滌液于試管中，滴加BaCl₂溶液，若無(wú)白色沉淀生成則已洗滌干凈．
故答案為：K₂SO₄、Na₂SO₄；取最后的洗滌液于試管中，滴加BaCl₂溶液，若無(wú)白色沉淀生成則已洗滌干凈．

點(diǎn)評(píng) 本題考查學(xué)生對(duì)工藝流程的理解、氧化還原反應(yīng)、離子濃度大小比較、離子檢驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)等，是對(duì)學(xué)生綜合能力的考查，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)與靈活運(yùn)用能力，題目難度中等．（2）中注意先根據(jù)計(jì)算確定反應(yīng)后溶液中溶質(zhì)．