Question

【题目】明矾石的主要成分是K2SO4Al2（SO4）32Al2O36H2O，含有少量氧化铁．利用明矾石制备K2SO4的工艺流程如图所示：
据此流程图回答下列问题：
（1）①焙烧炉中Al2（SO4）3与S反应的产物是两种氧化物，该反应的化学方程式为；写出炉气的一种用途：；
（2）②中Al2O3参与反应的离子方程式为 ．
（3）③中调节pH不能用CO2的理由是
（4）工业冶炼金属铝需要定期更换补充阳极碳块的原因是
（5）纯净氢氧化铝经历两次（填反应类型）可制得铝．以Al和NiO（OH）为电极，NaOH溶液为电解液组成一种新型电池，放电时NiO（OH）转化为Ni（OH）2 ， 该电池负极的电极反应式是 ．
（6）现有明矾石1625t，按上述流程制得780tAl（OH）3 ， 忽略铝元素的损失，请计算明矾石中钾元素的质量分数为%．

Answer 1

【答案】
（1）2Al2（SO4）3+3S 2Al2O3+9SO2；用于工业制硫酸
（2）Al2O3+2OH﹣=2AlO2﹣+H2O
（3）偏铝酸钾与二氧化碳反应会生成碳酸钾，使制备的K2SO4中有杂质
（4）阳极会产生氧气，阳极的碳块在高温时会与氧气反应
（5）分解反应；Al﹣3e﹣+4OH﹣=AlO2﹣+2H2O
（6）80
【解析】解：根据题中工业流程可知，明矾石与硫在加热的条件下生成二氧化硫和氧化铝，所以炉气中主要有二氧化硫，熟料中主要是氧化铝，氧化铝溶解在氢氧化钾溶液中，得到偏铝酸钾溶液，用稀硫酸调节PH值，可得氢氧化铝沉淀和硫酸钾溶液，从硫酸钾溶液中可得硫酸钾晶体，（1）①焙烧炉中Al2（SO4）3与S反应的产物是两种氧化物，反应的化学方程式为2Al2（SO4）3+3S 2Al2O3+9SO2 ， 炉气的主要成份是二氧化硫，其一种用途为用于工业制硫酸，所以答案是：2Al2（SO4）3+3S 2Al2O3+9SO2；用于工业制硫酸；（2）反应②为Al2O3与氢氧化钾的反应，反应的离子方程式为Al2O3+2OH﹣=2AlO2﹣+H2O， 所以答案是：Al2O3+2OH﹣=2AlO2﹣+H2O；（3）③中调节pH不能用CO2 ， 因为偏铝酸钾与二氧化碳反应会生成碳酸钾，使制备的K2SO4中有杂质，所以答案是：偏铝酸钾与二氧化碳反应会生成碳酸钾，使制备的K2SO4中有杂质； （4）工业冶炼金属铝是用电解熔融的氧化铝的方法，阳极会产生氧气，阳极的碳块在高温时会与氧气反应，所以要定期更换补充阳极碳块，所以答案是：阳极会产生氧气，阳极的碳块在高温时会与氧气反应；（5）纯净氢氧化铝经过受热分解，再电解可制得铝，涉及的反应类型都是分解反应，以Al和NiO（OH）为电极，NaOH溶液为电解液组成一种新型电池，放电时NiO（OH）转化为Ni（OH）2 ， 充当电池的正极，铝发生氧化反应充当电池的负极，所以电池负极的电极反应式是Al﹣3e﹣+4OH﹣=AlO2﹣+2H2O，所以答案是：分解反应；Al﹣3e﹣+4OH﹣=AlO2﹣+2H2O； （6）现有明矾石1625t，按上述流程制得780tAl（OH）3 ， 根据明矾石的化学式K2SO4Al2（SO4）32Al2O36H2O可知，明矾石中铝元素与钾元素的物质的量之比为3：1，780tAl（OH）3中铝元素的物质的量为 ×106mol=1×107mol，所以钾元素的物质的量为 ×107mol，根据元素守恒可知，明矾石中钾元素的质量分数为 =0.08=80%，所以答案是：80．