Question

16．明矾石经处理后得到明矾[KAl（SO₄）₂•12H₂O]．从明矾制备Al、K₂SO₄、和H₂SO₄的过程如下所示：

请回答下列问题：
（1）Al的原子结构示意图为
（2）从水浸后的滤液中得到K₂SO₄晶体的方法是蒸发结晶．
（3）Al₂O₃在一定条件下可制得KAlO₂，其反应的离子方程式为Al₂O₃+2OH^-=2AlO₂^-+H₂O．
（4）配平焙烧明矾的化学方程式为：
4KAl（SO₄）₂•12H₂O+3 S═2K₂SO₄+2Al₂O₃+9SO₂+48H₂O
若生成标况下11.2L的SO₂，则转移的电子的物质的量为0.67mol
（5）焙烧产生的SO₂可用于制硫酸，焙烧948t明矾（M=474g/mol），若SO₂的转化率为96%，可产生质量分数为98%的硫酸432t．

Answer 1

分析 （1）铝为13号元素，核外有13个电子，根据核外电子排布规律可画出原子结构示意图；
（2）水浸后的滤液中的溶质为K₂SO₄，从硫酸钾溶液中获得到K₂SO₄晶体，可以用蒸发结晶的方法；
（3）Al₂O₃与氢氧化钾反应可制得KAlO₂，根据电荷守恒和元素守恒可书写离子方程式；
（4）在该反应中硫酸根中的部分硫元素从+6价降为+4价，硫单质中硫从0价升为+4价，根据化合价升降法结合元素守恒可配平该氧化还原反应，根据氧化还原反应中二氧化硫与电子转移数目的关系计算转移电子的物质的量；
（5）根据焙烧方程式可知焙烧948t明矾产生二氧化硫的质量，再利用硫元素守恒计算出硫酸的质量．

解答 解：（1）铝为13号元素，核外有13个电子，其原子结构示意图为，故答案为：；
（2）水浸后的滤液中的溶质为K₂SO₄，从硫酸钾溶液中获得到K₂SO₄晶体，可以用蒸发结晶的方法，故答案为：蒸发结晶；
（3）Al₂O₃与氢氧化钾反应可制得KAlO₂，反应的离子方程式为Al₂O₃+2OH^-=2AlO₂^-+H₂O，故答案为：Al₂O₃+2OH^-=2AlO₂^-+H₂O；
（4）在该反应中硫酸根中的部分硫元素从+6价降为+4价，硫单质中硫从0价升为+4价，根据化合价升降法结合元素守恒可知，该氧化还原反应为4kAl（SO₄）₂﹒12H₂O+3S=2k₂SO₄+2Al₂O₃+9SO₂+48H₂O，根据反应可知，每生成9mol二氧化硫，反应中转移电子12mol，所以标况下11.2L即0.5mol的SO₂，则转移的电子的物质的量为0.67mol，
故答案为：4、3、2、2、9、48； 0.67mol；
（5）设可产生质量分数为98%的硫酸为xt，
根据焙烧方程式有关系式4kAl（SO₄）₂﹒12H₂O～9H₂SO₄
                        4×474          9×98 
                       948t×96%        xt×98%

$\frac{4×474}{948t×96%}$=$\frac{9×98}{xt×98%}$，解得：x=432，
故答案为：432．

点评 本题考查了氧化还原反应的分析，氧化还原反应的配平，化学计算等，题目难度中等，试题有利于培养学生的逻辑推理能力，提高学生灵活运用基础知识解决实际问题的能力及化学计算能力．