Question

明矾石经处理后得到明矾[KAl（SO₄）₂·12H₂O]。从明矾制备Al、K₂SO₄和H₂SO₄的工艺过程如下所示：
焙烧明矾的化学方程式为：4KAl（SO₄）₂·12H₂O＋3S=2K₂SO₄＋2Al₂O₃＋9SO₂↑＋48H₂O
请回答下列问题：
（1）在焙烧明矾的反应中，还原剂是________。
（2）从水浸后的滤液中得到K₂SO₄晶体的方法是________。

（3）Al₂O₃在一定条件下可制得AlN，其晶体结构如右图所示，该晶体中Al的配位数是________。
（4）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，该电池反应的化学方程式是________。
（5）焙烧产生的SO₂可用于制硫酸。已知25℃、101 kPa时：
2SO₂（g）＋O₂（g）2SO₃（g）　ΔH₁＝－197 kJ/mol；
H₂O（g）=H₂O（l）　ΔH₂＝－44 kJ/mol；
2SO₂（g）＋O₂（g）＋2H₂O（g）=2H₂SO₄（l）　ΔH₃＝－545 kJ/mol。
则SO₃（g）与H₂O（l）反应的热化学方程式是________。焙烧948 t明矾（M＝474 g/mol），若SO₂的利用率为96%，可生产质量分数为98%的硫酸________t。

Answer 1

（1）S（硫）　（2）蒸发结晶　（3）4
（4）Al＋3NiO（OH）＋NaOH＋H₂O=NaAlO₂＋3Ni（OH）₂
（5）SO₃（g）＋H₂O（l）=H₂SO₄（l）　ΔH＝－130 kJ/mol　432

结合流程图，根据物质的溶解性去分析解决问题。（1）根据焙烧明矾的化学方程式中各元素的化合价可知，明矾中部分硫元素的化合价降低，而硫单质在反应中元素的化合价升高，故还原剂为单质硫。（2）从滤液中得到晶体的方法为蒸发结晶。（3）由图中的晶体结构可以看出每个Al原子的周围距离相等且最近的N原子有4个，故其配位数为4。（4）放电时Al作负极，失电子被氧化，NiO（OH）在正极得电子，反应的方程式为Al＋3NiO（OH）＋NaOH＋H₂O=NaAlO₂＋3Ni（OH）₂。（5）给题中的三个热化学方程式分别编号为①、②、③，根据盖斯定律由（③－①）－②可得到目标热化学方程式；设可生成硫酸的质量为x吨，据题意列式得到××96%＝，故x＝432。
点拨：知识：氧化还原反应、实验基本操作、原子配位数、原电池电池反应方程式、热化学方程式。能力：考查考生框图推断能力、读图识图分析图像能力、知识应用能力。试题难度：较大。