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

【解析】 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。