题目内容
12．明矾石的主要成分是K2SO4•Al2（SO4）3•2Al2O3•6H2O，还含有杂质Fe2O3．利用明矾石来制取纯净的Al2O3、K2FeO4和H2SO4的工艺流程如图所示．
请回答下列问题：
（1）焙烧炉中发生反应的化学方程式为2Al2（SO4）$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Al2O3+6SO2↑+3O2↑，若生成102gAl2O3，转移的电子数目为3.612×1024或6NA．
（2）生成沉淀I的离子方程式为AlO2-+H++H2O=Al（OH）3↓，沉淀II的化学式为Fe（OH）3．
（3）溶液经加硫酸调节pH后，过滤，洗涤，可得沉淀I，证明沉淀I已洗涤干净的实验操作和现象是取最后一次洗涤液少许于试管中，滴加BaCl2溶液，若无色白色沉淀生成，则已洗干净．
（4）写出Cl2将沉淀Ⅱ氧化为K2FeO4的化学方程式：2Fe（OH）3+3Cl2+10KOH=2K2FeO4+6KCl+8H2O．
（5）从滤液中得到K2SO4晶体的方法是蒸发结晶．
（6）K2FeO4也可以铁为电极，通过电解浓的KOH溶液来制取，写出电解法制取K2FeO4的阳极反应式：Fe+8OH--6e-=FeO42-+4H2O．
分析 利用明矾石（主要成分是K2SO4•Al2（SO4）3•2Al2O3•6H2O，此外还含有少量Fe2O3杂质）制备Al2O3、K2FeO4和H2SO4的工艺流程：明矾脱水后主要成分是K2SO4•Al2（SO4）3•2Al2O3，“焙烧”Al2（SO4）3中+6价降低为SO2中+4价，Al2（SO4）3是氧化剂，硫单质为还原剂，发生2Al2（SO4）3+3S$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Al2O3+9SO2，熟料溶解为氧化铝与氢氧化钾溶液反应生成偏铝酸钾，离子方程式为Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O，熟料溶解所得的溶液中含有K+、SO42-、AlO2-、OH-等，加硫酸调PH值，AlO2-转化为Al（OH）3，灼烧生成Al2O3，母液中离子主要有K+、SO42-，含有溶质为K2SO4，滤渣为Fe2O3，加硫酸Fe2O3+3H2SO4=Fe2（SO4）3+3H2O，X为Fe2（SO4）3，加氢氧化钾Fe2（SO4）3+6KOH=2Fe（OH）3↓+3K2SO4，通入氯气：2Fe（OH）3+3Cl2+10KOH═2K2FeO4+6KCl+8H2O，制得K2FeO4，
（1）所含元素化合价降低的反应物是氧化剂；反应中硫单质中硫元素化合价由0价升高为SO2中+4价，硫单质为还原剂，计算生成102gAl2O3需要硫的物质的量，转移电子是硫单质的4倍，再根据N=nNA转移电子数目；
（2）分析流程结合氧化铝的性质可知，沉淀Ⅰ是Al（OH）3，沉淀II是氢氧化铁；
（3）沉淀Ⅰ是Al（OH）3，证明沉淀Ⅰ已洗涤干净的实验操作是检验洗涤液中师傅汉语硫酸根离子设计实验检验；
（4）从滤液中得到K2SO4晶体的方法是蒸发浓缩，冷却结晶，过滤洗涤得到晶体；
（5）从硫酸钾溶液中得到硫酸钾晶体的方法是蒸发结晶；
（6）电解时阳极发生反应生成FeO42-，依据化合价的变化和电荷守恒书写电极反应．
解答 解：利用明矾石（主要成分是K2SO4•Al2（SO4）3•2Al2O3•6H2O，此外还含有少量Fe2O3杂质）制备Al2O3、K2FeO4和H2SO4的工艺流程：明矾脱水后主要成分是K2SO4•Al2（SO4）3•2Al2O3，“焙烧”Al2（SO4）3中+6价降低为SO2中+4价，Al2（SO4）3是氧化剂，硫单质为还原剂，发生2Al2（SO4）3+3S$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Al2O3+9SO2，熟料溶解为氧化铝与氢氧化钾溶液反应生成偏铝酸钾，离子方程式为Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O，熟料溶解所得的溶液中含有K+、SO42-、AlO2-、OH-等，加硫酸调PH值，AlO2-转化为Al（OH）3，灼烧生成Al2O3，母液中离子主要有K+、SO42-，含有溶质为K2SO4，滤渣为Fe2O3，加硫酸Fe2O3+3H2SO4=Fe2（SO4）3+3H2O，X为Fe2（SO4）3，加氢氧化钾Fe2（SO4）3+6KOH=2Fe（OH）3↓+3K2SO4，通入氯气：2Fe（OH）3+3Cl2+10KOH═2K2FeO4+6KCl+8H2O，制得K2FeO4，
（1）102gAl2O3的物质的量是1mol，即生成1molAl2O3时也生成3mol的二氧化硫，硫酸根离子中S元素的化合价为+6价，二氧化硫中的S元素的化合价为+4价，所以生成3mol的二氧化硫转移电子的物质的量是6mol，即3.612×1024或6NA，故答案为：3.612×1024或6NA；
（2）沉淀I是氢氧化铝沉淀，明矾石经过脱水、焙烧、与氢氧化钾溶液反应后得到的溶液中含有偏铝酸根离子，加入硫酸生成氢氧化铝沉淀，离子方程式为AlO2-+H++H2O=Al（OH）3↓，沉淀II与氯气、氢氧化钾溶液反应生成高铁酸钾，所以沉淀II的化学式为 Fe（OH）3，
故答案为：AlO2-+H++H2O=Al（OH）3↓；Fe（OH）3；
（3）氢氧化铝是偏铝酸钾溶液与硫酸溶液反应的产物，所以氢氧化铝沉淀中可能含有硫酸根离子，证明沉淀是否洗涤干净即证明洗涤液中是否含有硫酸根离子，证明方法是取最后一次洗涤液少许于试管中，滴加BaCl2溶液，若无色白色沉淀生成，则已洗干净，
故答案为：取最后一次洗涤液少许于试管中，滴加BaCl2溶液，若无色白色沉淀生成，则已洗干净；
（4）沉淀II与氯气、氢氧化钾溶液反应生成高铁酸钾，铁元素化合价升高，氯元素的化合价降低成为氯离子，化学方程式为2Fe（OH）3+3Cl2+10KOH=2K2FeO4+6KCl+8H2O，
故答案为：2Fe（OH）3+3Cl2+10KOH=2K2FeO4+6KCl+8H2O；
（5）从硫酸钾溶液中得到硫酸钾晶体的方法是蒸发结晶，故答案为：蒸发结晶；
（6）以铁为电极，电解浓的KOH溶液来制取K2FeO4，阳极发生氧化反应，K2FeO4中铁元素的化合价为+6价，所以铁失6个电子与氢氧根离子结合生成FeO42-，电极反应式为Fe+8OH--6e-=FeO42-+4H2O，
故答案为：Fe+8OH--6e-=FeO42-+4H2O．
点评 本题以铝、铁的化合物为载体考查了物质间的反应、物质的分离和电解等知识点，明确物质之间的反应是解本题关键，这种综合性较强的题型是高考热点，须利用基础知识细心分析解答，题目难度中等．
轻松夺冠全能掌控卷系列答案| A． | 糖类都能够发生水解 | |
| B． | 蛋白质的水解产物都含有羧基和羟基 | |
| C． | 油脂碱性水解可以制取肥皂和甘油 | |
| D． | 它们都属于高分子化合物 |
| 操作 | 现象 |
| 向盛有4gNa2O2的烧杯中加入50mL蒸馏水得到溶液a | 剧列反应，产生能使带火星木条复燃的气体 |
| 取5mL溶液a于试管中，滴入两滴酚酞 | ⅰ．溶液变红 ⅱ．10分种后溶液颜色明显变浅，稍后，溶液变为无色 |
（2）ⅱ中溶液褪色可能是溶液a中存在较多的H2O2与酚酞发生了反应．
Ⅰ．甲同学通过实验证实了H2O2的存在：取少量溶液a，加入试剂MnO2（填化学式），有气体产生．
Ⅱ．乙同学查阅资料获悉：用KMnO4可以测定H2O2的含量：取15.00mL溶液a，用稀H2SO4酸化，逐滴加入0.003mol•L-1KMnO4溶液，产生气体，溶液褪色速率开始较慢后变快，至终点时共消耗20.00mLKMnO4溶液．
①请配平：2MnO4-+5H2O2+6H+═2Mn2++5O2↑+8H2O
②溶液a中c（H2O2）=0.01mol•L-1．
③溶液褪色速率开始较慢后变快的原因可能是反应生成的Mn2+作催化剂．
（3）为探究现象ⅱ产生的原因，同学们继续进行了如下实验：
Ⅲ．向H2O2溶液中滴入两滴酚酞，振荡，加入5滴0.1mol•L-1NaOH溶液，溶液变红又迅速变无色且产生气体，10分钟后溶液变无色．
Ⅳ．向0.1mol•L-1NaOH溶液中滴入两滴酚酞的，振荡，溶液变红，10分钟后溶液颜色无明显变化；向该溶液中通入O2，溶液颜色无明显变化．
①从实验Ⅲ和Ⅳ中，可得出的结论是碱性条件下，H2O2能与酚酞反应而O2不能．
②同学们进一步通过实验证实了溶液a中滴入酚酞后，H2O2与酚酞发生了化学反应．实验方案是：取少量溶液a于试管中，加入MnO2，充分反应后，向上层清液中滴入2滴酚酞后变红，10分钟后，溶液颜色无明显变化．
，
，用电子式表示C2B的形成过程
已知常温下：①有关氢氧化物开始沉淀和沉淀完pH如右表 ②Cu2O+2H+=Cu+Cu2++H2O
| 氢氧化物 | Fe（OH）3 | Fe（OH）2 | Ni（OH）2 |
| 开始沉淀的pH | 1.5 | 6.5 | 7.7 |
| 沉淀完全的pH | 3.7 | 9.7 | 9.2 |
回答下列问题：
（1）写出酸浸时Fe2O3和硫酸反应的化学方程式Fe2O3+3H2SO4=Fe2（SO4）3+3H2O．
（2）浸出渣主要成分为CaSO4•2H2O和BaSO4两种物质．
（3）操作B是除去滤液中的铁元素，某同学设计了如下方案：向操作A所得的滤液中加入NaOH溶液，调节溶液pH在3.7～7.7范围内，静置，过滤．请对该实验方案进行评价方案错误，在调节pH前，应先在滤液中加入H2O2，使溶液中的Fe2+氧化为Fe3+（若原方案正确，请说明理由；若原方案错误，请加以改正）．
（4）流程中的“副产品”为CuSO4•5H2O（填化学式）．在空气中灼烧CuS可以得到铜的氧化物，向Cu、Cu2O、CuO组成的混合物中加入1L 0.6mol•L-1HNO3溶液恰好使混合物溶解，同时收集到2240mLNO气体（标准状况），若该混合物中含0.1molCu，与稀硫酸充分反应至少消耗0.1mol H2SO4．
（5）操作C是为了除去溶液中的Ca2+，若控制溶液中F-浓度为3×10-3mol•L-1，则溶液中$\frac{c（C{a}^{2+}）}{c（{F}^{-}）}$=1.0×10-3．
（6）电解产生2NiOOH•H2O的原理分两步：
①碱性条件下，Cl-在阳极被氧化为ClO-，则阳极的电极反应为Cl-+2OH--2e-=ClO-+H2O
②Ni2+被ClO-氧化产生2NiOOH•H2O沉淀．则该步反应的离子方程式为ClO-+2Ni2++4OH-=2NiOOH•H2O↓+Cl-．
| A． | Cl | B． | F | C． | N | D． | O |
如图所示是钾、氧两元素形成的一种晶体的一个晶胞（晶体中最小的重复单元）．晶体中氧的化合价可看作是部分为0价，部分为-2价．
，它可通过不同化学反应分别制得B、C和D三种物质．
．
依据氧化还原反应2Ag+（aq）+Cu（s）═Cu2+（aq）+2Ag（s）设计的原电池如图所示：