Question

5．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
（1）在焙燒明礬的反應(yīng)中，還原劑是S；當(dāng)有3mol S參與反應(yīng)時轉(zhuǎn)移電子數(shù)為12mol
（2）從水浸后的濾液中得到K₂SO₄晶體的步驟是蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥．
（3）焙燒中產(chǎn)生的SO₂檢驗試劑可以用品紅溶液．
（4）寫出電解Al₂O₃的化學(xué)方程式為2Al₂O₃$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$4Al+3O₂↑．
（5）焙燒948t明礬（M=474g/mol），若SO₂ 的利用率為96%，可生產(chǎn)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%的硫酸432t．

Answer 1

分析 明礬和硫焙燒發(fā)生4KAl（SO₄）₂•12H₂O+3S=2K₂SO₄+2Al₂O₃+9SO₂↑+48H₂O，生成的二氧化硫可用品紅檢驗，氣體二氧化硫與氧氣生成三氧化硫，三氧化硫用水吸收生成硫酸，SO₃+H₂O=H₂SO₄，制得硫酸；焙燒所得固體混合物（Al₂O₃、K₂SO₄），用水浸，硫酸鉀溶解，氧化鋁不溶，過濾，從水浸后的濾液中蒸發(fā)結(jié)晶得到K₂SO₄晶體，步驟③電解Al₂O₃，制得Al，
根據(jù)原子守恒計算生成的硫酸，以此解答該題．

解答 解：（1）明礬和硫焙燒發(fā)生4KAl（SO₄）₂•12H₂O+3S=2K₂SO₄+2Al₂O₃+9SO₂↑+48H₂O，反應(yīng)中S被氧化生成二氧化硫，故還原劑為S；由方程式可知當(dāng)有3mol S參與反應(yīng)時轉(zhuǎn)移電子數(shù)為12mol；
故答案為：S；12；
（2）從硫酸鉀溶液中獲得晶體，需要經(jīng)過蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥等操作；
故答案為：蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥；
（3）二氧化硫的溶液有漂白性，故可選用品紅溶液檢驗二氧化硫；
故答案為：品紅溶液；
（4）氧化鋁電解生成Al和氧氣，化學(xué)方程式為：2Al₂O₃$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$4Al+3O₂↑；
故答案為：2Al₂O₃$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$4Al+3O₂↑；
（5）明礬的物質(zhì)的量=$\frac{948×1{0}^{6}g}{474g/mol}$=2×10⁶mol，根據(jù)方程式知，生成二氧化硫的物質(zhì)的量=$\frac{2×1{0}^{6}mol}{4}$=4.5×10⁶mol，SO₂的利用率為96%，根據(jù)硫原子守恒知，硫酸的物質(zhì)的量=二氧化硫的物質(zhì)的量=4.32×10⁶mol，則98%的質(zhì)量=$\frac{4.32×1{0}^{6}mol×98g/mol}{98%}$=4.32×10⁶g=432t；
故答案為：432．

點評 本題考查物質(zhì)的制備，為高考常見題型，題目難度中等，試題有利于培養(yǎng)學(xué)生的邏輯推理能力，提高學(xué)生靈活運用基礎(chǔ)知識解決實際問題的能力及實驗?zāi)芰Γ?/p>