Question

【题目】明矾石的主要成分是K2SO4·Al2(SO4)3·2Al2O3·6H2O，还含有少量Fe2O3 杂质。利用明矾石制备氢氧化铝的流程如下：

（1）焙烧炉中发生反应的化学方程式为2Al2(SO4)3+3S=2Al2O3+9SO2，若生成1molAl2O3，则转移的电子数为______。

（2）将标况下1.12L炉气通入100mL0.5mol/LNaOH 溶液中，得到一种酸性溶液，则该溶液中各种离子浓度由大到小的排列顺序为______。

（3）熟料溶解时反应的离子方程式为_________。

（4）检验废渣中含有Fe2O3所需的试剂是______________。

（5）母液中溶质主要成分的化学式为_______，溶液调节pH后经过滤、洗涤可得Al(OH)3沉淀，证明沉淀已洗涤干净的实验操作和现象是___________。

Answer 1

【答案】3.612×1024 c（Na+）＞c（HSO3-）＞c（H+）＞c（SO32-）＞c（OH-） Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O 稀盐酸、硫氰化钾 K2SO4、Na2SO4 取最后一次洗涤液于试管中，滴加BaCl2溶液，若无白色沉淀生成则已洗涤干净

【解析】

（1）所含元素化合价降低的反应物是氧化剂；反应中硫单质中硫元素化合价由0价升高为SO2中+4价，硫单质为还原剂，计算生成1molAl2O3需要硫的物质的量，转移电子是硫单质的4倍，再根据N=nNA转移电子数目；

（2）根据n(SO2)：n(NaOH)确定反应产物，再结合溶液呈酸性对离子浓度进行排序；

（3）由工艺流程可知，熟料溶解为氧化铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠；

（4）由工艺流程可知，废渣的主要成分为Fe2O3，废渣中加入盐酸溶解，再滴加KSCN溶液，若溶液变红色，说明废渣中含有Fe2O3；

（5）由工艺流程可知，熟料溶解所得的溶液中含有K+、Na+、SO42-、AlO2-、OH-等，加硫酸调pH值，AlO2-转化为Al(OH)3，母液中离子主要有K+、Na+、SO42-，据此分析判断。

（1）反应中硫元素化合价由Al2(SO4)3中+6价降低为SO2中+4价，故Al2(SO4)3是氧化剂，反应中硫单质中硫元素化合价由0价升高为SO2中+4价，硫单质为还原剂，生成1molAl2O3需要硫的物质的量为1mol×=1.5mol，转移电子的物质的量为1.5mol×4=6mol，转移电子数目为6mol×6.02×1023mol-1=3.612×1024；

（2）标准状况下1.12L二氧化硫的物质的量为 =0.05mol，n（NaOH）=0.1L×0.5mol/L=0.05mol，n（SO2）：n（NaOH）=0.05mol：0.05mol=1：1，故反应后溶液中溶质为NaHSO3，溶液呈酸性，说明HSO3-的电离程度大于水解程度，同时水电离生成氢离子，故c（H+）＞c（SO32-），HSO3-电离程度不大，故c（HSO3-）＞c（H+），溶液c（OH-）等于水电离生成，浓度很小，故溶液中离子浓度由大到小的排列顺序为c（Na+）＞c（HSO3-）＞c（H+）＞c（SO32-）＞c（OH-）；

（3）由工艺流程可知，熟料溶解为氧化铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠，离子方程式为Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O；

（4）由工艺流程可知，废渣的主要成分为Fe2O3，取少量废渣，加入适量盐酸溶解，再滴加KSCN溶液，若溶液变红色，说明废渣中含有Fe2O3，故答案为：稀盐酸、硫氰化钾；

（5）由工艺流程可知，熟料溶解所得的溶液中含有K+、Na+、SO42-、AlO2-、OH-等，加硫酸调pH值，AlO2-转化为Al（OH）3，母液中离子主要有K+、Na+、SO42-，含有溶质为K2SO4、Na2SO4；要证明沉淀已洗涤干净即证明最后的洗涤液中不含SO42-，证明沉淀已洗涤干净的实验操作和现象是：取最后一次洗涤液于试管中，滴加BaCl2溶液，若无白色沉淀生成则已洗涤干净；故答案为：K2SO4、Na2SO4；取最后一次洗涤液于试管中，滴加BaCl2溶液，若无白色沉淀生成则已洗涤干净。