题目内容
13．从明矾[KAl（SO4）2•12H2O]制备Al、K2SO4和H2SO4的流程如下：
已知：明矾焙烧的化学方程式为：4[KAl（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，氧化产物与还原产物的物质的量之比为：1：2．
（2）步骤②中，为提高浸出率，可采取的措施有AC．
A．粉碎固体混合物 B．降低温度 C．不断搅拌 D．缩短浸泡时间
（3）明矾焙烧完全后，从步骤②的滤液中得到K2SO4晶体的方法是蒸发结晶．
（4）步骤③电解的化学方程式是2Al2O3$\frac{\underline{\;\;\;\;\;冰晶石\;\;\;\;\;}}{970°C电解}$4Al+3O2↑，电解池的电极是用碳素材料做成，电解过程中，阳极材料需要定期更换，原因是：阳极中碳被氧化成CO2（CO）．
（5）以Al和NiO（OH）为电极，NaOH溶液为电解液组成一种新型电池，放电时NiO（OH）转化为Ni（OH）2，则该电池的正极电极反应式是NiO（OH）+H2O+e-═Ni（OH）2+OH-．
（6）焙烧a吨明矾（摩尔质量为b g/mol），若SO2 的转化率为96%，可生产质量分数为98%的H2SO4质量为$\frac{9mol×98g/mol×96%×a}{4mol×bg/mol×98%}$或$\frac{216a}{b}$吨．
分析 从明矾[KAl（SO4）2•12H2O]制备Al、K2SO4和H2SO4的流程：过程①明矾和硫焙烧，4KAl（SO4）2•12H2O+3S=2K2SO4+2Al2O3+9SO2↑+48H2O，气体二氧化硫与氧气在五氧化二矾作催化剂的作用下生成三氧化硫，三氧化硫用98.3%的浓硫酸吸收，SO3+H2O=H2SO4，制得硫酸；过程②焙烧所得固体混合物，用水浸，为提高浸出率，可采取粉碎固体混合物、不断搅拌，从水浸后的滤液中蒸发结晶得到K2SO4晶体，步骤③电解Al2O3，制得Al，
（1）依据化学方程式中元素化合价变化分析判断，元素化合价降低的做氧化剂，元素化合价升高的做还原剂；
（2）矿石的颗粒大小、温度及是否搅拌等会影响浸取率；
（3）从水浸后的滤液中得到K2SO4晶体运用蒸发溶剂水的方法得到；
（4）步骤③电解Al2O3，制得Al，阳极材料需要定期地进行更换，原因是该极材料不断被消耗；
（5）放电时NiO（OH）转化为Ni（OH）2，Ni元素化合价降低，被还原，应为原电池正极反应；
（6）依据硫元素守恒计算得到．
解答 解：从明矾[KAl（SO4）2•12H2O]制备Al、K2SO4和H2SO4的流程：过程①明矾和硫焙烧，4KAl（SO4）2•12H2O+3S=2K2SO4+2Al2O3+9SO2↑+48H2O，气体二氧化硫与氧气在五氧化二矾作催化剂的作用下生成三氧化硫，三氧化硫用98.3%的浓硫酸吸收，SO3+H2O=H2SO4，制得硫酸；过程②焙烧所得固体混合物，用水浸，为提高浸出率，可采取粉碎固体混合物、不断搅拌，从水浸后的滤液中蒸发结晶得到K2SO4晶体，步骤③电解Al2O3，制得Al，
（1）4KAl（SO4）2•12H2O+3S═2K2SO4+2Al2O3+9SO2+48H2O反应中，硫单质硫元素化合价0价，升高到SO2中为+4价，硫酸根离子中硫元素化合价从+6价变化为SO2中+4价，则S为还原剂，被氧化成二氧化硫，KAl（SO4）2•12H2O为氧化剂，被还原成二氧化硫，根据电子得失守恒可知，氧化产物与还原产物的物质的量之比为1：2，
故答案为：1：2；
（2）由于酸浸时矿石颗粒大小影响浸取率，可以通过粉碎矿石提高浸取率，还可以适当升高温度或者搅拌提高浸取率，
故答案为：AC；
（3）从水浸后的滤液中得到K2SO4晶体运用蒸发结晶的方法得到，需要蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，
故答案为：蒸发结晶；
（4）电解熔融氧化铝，阳极氯离子放电生成氯气，阴极是铝离子放电生成铝，反应的化学方程式为2Al2O3$\frac{\underline{\;\;\;\;\;冰晶石\;\;\;\;\;}}{970°C电解}$4Al+3O2↑，在冶炼过程中，阳极材料碳被氧气氧化成一氧化碳，反应为C+O2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CO2或2C+O2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2CO，所以需定期地进行更换，
故答案为：2Al2O3$\frac{\underline{\;\;\;\;\;冰晶石\;\;\;\;\;}}{970°C电解}$4Al+3O2↑；阳极中碳被氧化成CO2（CO）；
（5）放电时NiO（OH）转化为Ni（OH）2，Ni元素化合价降低，被还原，应为原电池正极反应，电极方程式为NiO（OH）+H2O+e-═Ni（OH）2+OH-，
故答案为：NiO（OH）+H2O+e-═Ni（OH）2+OH-；
（6）焙烧a吨明矾（摩尔质量为b g/mol），4KAl（SO4）2•12H2O+3S=2K2SO4+2Al2O3+9SO2↑+48H2O，生成SO2物质的量为$\frac{a×1{0}^{6}g}{bg/mol}$×$\frac{9mol}{4mol}$，SO2 的转化率为96%，物质的量为$\frac{a×1{0}^{6}g}{bg/mol}$×$\frac{9mol}{4mol}$×96%，可生产质量分数为98%的H2SO4质量为=$\frac{9mol×98g/mol×96%×a}{4mol×bg/mol×98%}$=$\frac{216a}{b}$，
故答案为：$\frac{9mol×98g/mol×96%×a}{4mol×bg/mol×98%}$或$\frac{216a}{b}$．
点评 本题以铝的化合物为载体考查了物质间的反应、物质的分离和提纯等知识点，明确物质之间的反应是解本题关键，再结合原子守恒来分析解答，这种综合性较强的题型是高考热点，需利用基础知识细心分析解答，题目难度中等．
每日10分钟口算心算速算天天练系列答案
长途运输鱼苗时，人们常在水中加入少量过氧化钙（CaO2）固体．甲、乙两位同学发现往水中投入过氧化钙时产生气泡．| A． | 2.8 g | B． | 4.4 g | ||
| C． | 5.6 g | D． | 在2.8 g和5.6 g之间 |
| 元素 | 相关信息 |
| X | X的一种核素的原子核中没有中子 |
| Y | Y原子的核外电子占据4个原子轨道 |
| Z | Z的气态氢化物能使湿润的红色石蕊试纸变蓝 |
| R | R是地壳中含量最高的元素 |
| M | M的单质与冷水剧烈反应，生成的强碱中含有电子数相同的阴阳离子 |
（2）Z、R的最简单氢化物中稳定性强的是H2O，沸点高的是H2O（填化学式）
（3）甲是由上述3种元素组成的常见化合物，常温下pH=3的甲溶液中由水电离c（H+）=10-3mol/L，则甲的化学式是NH4NO3．
（4）直线型分子Y2Z2中所有原子都达到8电子稳定结构，则分子中σ键与π键的个数之比是3：4．
（5）常温下0.58gY4H10完全燃烧放出29kJ的热量，请写出Y4H10燃烧热的热化学方程式C4H10（g）+$\frac{13}{2}$O2（g）=4CO2（g）+5H2O（l）△H=-2900kJ/mol．
| A． | 石墨电极作负极 | |
| B． | 铁片上的反应：Fe-2e-=Fe2+ | |
| C． | 铁电极附近溶液中氢离子浓度增大 | |
| D． | 电子由石墨电极通过导线流向铁电极 |
，其中含有的化学键是离子键、共价键．
下列变化符合图示的是（ ）