Question

19．明矾石经处理后得到明矾[KAl（SO₄）₂•12H₂O]．从明矾制备Al、K₂SO₄和H₂SO₄的工艺过程如图1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S．
（2）本工艺的产品Al可以与CuO发生铝热反应而得到Cu．金属晶体铜的原子堆积方式是面心立方最密堆积；铜与浓硫酸反应的化学方程式为Cu+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$CuSO₄+2SO₂↑+2H₂O．
（3）A1₂O₃在一定条件下可制得AIN，其晶体结构如图2所示，该晶体中Al的配位数是4
（4）将SO₂通入氨水与BaCl₂的混合溶液中，可产生白色沉淀（不考虑溶液中溶解的氧），写出该反应的总离子方程式是2NH₃+SO₂+H₂O+Ba²⁺=BaSO₃↓+2NH₄⁺
或2NH₃•H₂O+SO₂+Ba²⁺=BaSO₃↓+2 H₂O+2NH₄⁺．
（5）焙烧产生的SO₂可用于制硫酸．已知25℃、101kPa时：
2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H₁=一197kJ/mol；
H₂O （g）=H₂O（1）△H₂=一44kJ/mol；
2SO₂（g）+O₂（g）+2H₂O（g）=2H₂SO₄（l）△H₃=一545kJ/mol．
则SO₃ （g）与H₂O（l）反应的热化学方程式是SO₃（g）+H₂O（l）=H₂SO₄（l）△H=-130kJ/mol．

Answer 1

分析 （1）依据化学方程式中元素化合价变化分析判断，元素化合价升高的做还原剂发生氧化反应；
（2）在金属晶体的最密堆积中，对于每个原子来说，在其周围的原子有与之同一层上有六个原子和上一层的三个及下一层的三个，故每个原子周围都有12个原子与之相连；
（3）配位化合物中直接和中心原子（或离子）相联系的配位原子的数目；
（4）氨水和二氧化硫、氯化钡溶液之间会发生反应得到亚硫酸钡沉淀；
（5）利用盖斯定律，将热化学方程式进行运算，（③-①+②）×$\frac{1}{2}$计算反应的焓变，得到SO₃ （g）与H₂O（l）反应的热化学方程式．

解答 解；（1）4KAl（SO₄）₂•12H₂O+3S═2K₂SO₄+2Al₂O₃+9SO₂+48H₂O反应硫单质中硫元素化合价升高为+4价，硫酸根离子中硫元素化合价从+6价变化为+4价，还原剂是硫单质，
故答案为：S；
（2）在金属晶体的最密堆积中，对于每个原子来说，在其周围的原子有与之同一层上有六个原子和上一层的三个及下一层的三个，故每个原子周围都有12个原子与之相连，对于铜原子也是如此，属于面心立方最密堆积，铜与浓硫酸反应的化学方程式为Cu+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$CuSO₄+2SO₂↑+2H₂O．
故答案为：面心立方最密堆积；Cu+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$CuSO₄+2SO₂↑+2H₂O；
（3）依据晶体晶胞结构分析，结合配位数含义可知，每个铝原子和四个单原子相连，所以铝原子的配位数为4，
故答案为：4；
（4）氨水和二氧化硫、氯化钡溶液之间会发生反应得到亚硫酸钡沉淀，发生反应为：2NH₃+SO₂+H₂O+Ba²⁺=BaSO₃↓+2NH₄⁺或2NH₃•H₂O+SO₂+Ba²⁺=BaSO₃↓+2 H₂O+2NH₄⁺，故答案为：2NH₃+SO₂+H₂O+Ba²⁺=BaSO₃↓+2NH₄⁺或2NH₃•H₂O+SO₂+Ba²⁺=BaSO₃↓+2 H₂O+2NH₄⁺；
（5）2SO₂（g）+O₂（g）=2SO₃（g）△H₁=一197kJ/mol ①
2H₂O （g）=2H₂O（1）△H₂=-44kJ/mol ②
2SO₂（g）+O₂（g）+2H₂O（g）=2H₂SO₄（l）△H₃=一545kJ/mol③
利用盖斯定律：（③-①+②）×$\frac{1}{2}$得SO₃ （g）+H₂O（l）=H₂SO₄（l）△H=-130kJ/mol，
故答案为：SO₃（g）+H₂O（l）=H₂SO₄（l）△H=-130kJ/mol．

点评 本题考查了氧化还原反应概念分析判断，晶体结构的理解分析，原电池反应的实质应用，热化学方程式和盖斯定律的计算，元素守恒的计算应用，题目难度中等．