Question

5．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
（1）在焙烧明矾的反应中，还原剂是S；当有3mol S参与反应时转移电子数为12mol
（2）从水浸后的滤液中得到K₂SO₄晶体的步骤是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥．
（3）焙烧中产生的SO₂检验试剂可以用品红溶液．
（4）写出电解Al₂O₃的化学方程式为2Al₂O₃$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$4Al+3O₂↑．
（5）焙烧948t明矾（M=474g/mol），若SO₂ 的利用率为96%，可生产质量分数为98%的硫酸432t．

Answer 1

分析 明矾和硫焙烧发生4KAl（SO₄）₂•12H₂O+3S=2K₂SO₄+2Al₂O₃+9SO₂↑+48H₂O，生成的二氧化硫可用品红检验，气体二氧化硫与氧气生成三氧化硫，三氧化硫用水吸收生成硫酸，SO₃+H₂O=H₂SO₄，制得硫酸；焙烧所得固体混合物（Al₂O₃、K₂SO₄），用水浸，硫酸钾溶解，氧化铝不溶，过滤，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，
根据原子守恒计算生成的硫酸，以此解答该题．

解答 解：（1）明矾和硫焙烧发生4KAl（SO₄）₂•12H₂O+3S=2K₂SO₄+2Al₂O₃+9SO₂↑+48H₂O，反应中S被氧化生成二氧化硫，故还原剂为S；由方程式可知当有3mol S参与反应时转移电子数为12mol；
故答案为：S；12；
（2）从硫酸钾溶液中获得晶体，需要经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等操作；
故答案为：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥；
（3）二氧化硫的溶液有漂白性，故可选用品红溶液检验二氧化硫；
故答案为：品红溶液；
（4）氧化铝电解生成Al和氧气，化学方程式为：2Al₂O₃$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$4Al+3O₂↑；
故答案为：2Al₂O₃$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$4Al+3O₂↑；
（5）明矾的物质的量=$\frac{948×1{0}^{6}g}{474g/mol}$=2×10⁶mol，根据方程式知，生成二氧化硫的物质的量=$\frac{2×1{0}^{6}mol}{4}$=4.5×10⁶mol，SO₂的利用率为96%，根据硫原子守恒知，硫酸的物质的量=二氧化硫的物质的量=4.32×10⁶mol，则98%的质量=$\frac{4.32×1{0}^{6}mol×98g/mol}{98%}$=4.32×10⁶g=432t；
故答案为：432．

点评 本题考查物质的制备，为高考常见题型，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实验能力．