题目内容
从明矾[KAl（SO4）2?12H2O]制备Al、K2SO4和H2SO4的流程如下：
明矾焙烧的化学方程式为：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，氧化剂是 ．
（2）步骤②中，为提高浸出率，可采取的措施有 ．
A．粉碎固体混合物 B．降低温度C．不断搅拌 D．缩短浸泡时间
（3）从水浸后的滤液中得到K2SO4晶体的方法是 ．
（4）步骤③电解的化学方程式是 ，电解池的电极是用碳素材料做成，电解过程中，阳极材料需要定期更换，原因是： ．
（5）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，则该电池的正极电极反应式是 ．
（6）焙烧a吨明矾（摩尔质量为b g/mol），若SO2 的转化率为96%，可生产质量分数为98%的H2SO4质量为 吨（列出计算表达式）．
明矾焙烧的化学方程式为：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，氧化剂是
（2）步骤②中，为提高浸出率，可采取的措施有
A．粉碎固体混合物 B．降低温度C．不断搅拌 D．缩短浸泡时间
（3）从水浸后的滤液中得到K2SO4晶体的方法是
（4）步骤③电解的化学方程式是
（5）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，则该电池的正极电极反应式是
（6）焙烧a吨明矾（摩尔质量为b g/mol），若SO2 的转化率为96%，可生产质量分数为98%的H2SO4质量为
考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用
专题：实验设计题
分析：从明矾[KAl（SO4）2?12H2O]制备Al、K2SO4和H2SO4的流程：过程①明矾和硫焙烧，4KAl（SO4）2?12H2O+3S=2K2SO4+2Al2O3+9SO2↑+48H2O，气体二氧化硫与氧气在五氧化二矾作催化剂的作用下生成三氧化硫，三氧化硫用98.3%的浓硫酸吸收，SO3+H2O=H2SO4，制得硫酸；过程②焙烧所得固体混合物，用水浸，为提高浸出率，可采取粉碎固体混合物、不断搅拌，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．
（1）依据化学方程式中元素化合价变化分析判断，元素化合价降低的做氧化剂，元素化合价升高的做还原剂；（2）矿石的颗粒大小、温度及是否搅拌等会影响浸取率；
（3）从水浸后的滤液中得到K2SO4晶体运用蒸发溶剂水的方法得到；
（4）步骤③电解Al2O3，制得Al，阳极材料需要定期地进行更换，原因是该极材料不断被消耗；
（5）放电时NiO（OH）转化为Ni（OH）2，Ni元素化合价降低，被还原，应为原电池正极反应；
（6）依据硫元素守恒计算得到．
（1）依据化学方程式中元素化合价变化分析判断，元素化合价降低的做氧化剂，元素化合价升高的做还原剂；（2）矿石的颗粒大小、温度及是否搅拌等会影响浸取率；
（3）从水浸后的滤液中得到K2SO4晶体运用蒸发溶剂水的方法得到；
（4）步骤③电解Al2O3，制得Al，阳极材料需要定期地进行更换，原因是该极材料不断被消耗；
（5）放电时NiO（OH）转化为Ni（OH）2，Ni元素化合价降低，被还原，应为原电池正极反应；
（6）依据硫元素守恒计算得到．
解答：
解：从明矾[KAl（SO4）2?12H2O]制备Al、K2SO4和H2SO4的流程：过程①明矾和硫焙烧，4KAl（SO4）2?12H2O+3S=2K2SO4+2Al2O3+9SO2↑+48H2O，气体二氧化硫与氧气在五氧化二矾作催化剂的作用下生成三氧化硫，三氧化硫用98.3%的浓硫酸吸收，SO3+H2O=H2SO4，制得硫酸；过程②焙烧所得固体混合物，用水浸，为提高浸出率，可采取粉碎固体混合物、不断搅拌，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．
（1）4KAl（SO4）2?12H2O+3S═2K2SO4+2Al2O3+9SO2+48H2O反应中，硫单质硫元素化合价0价，升高到SO2中为+4价，硫酸根离子中硫元素化合价从+6价变化为SO2中+4价，则S为还原剂，被氧化，KAl（SO4）2?12H2O为氧化剂，被还原，
故答案为：KAl（SO4）2?12H2O；
（2）由于酸浸时矿石颗粒大小影响浸取率，可以通过粉碎矿石提高浸取率，还可以适当升高温度或者搅拌提高浸取率，
故答案为：AC；
（3）从水浸后的滤液中得到K2SO4晶体运用蒸发结晶的方法得到，需要蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，
故答案为：蒸发结晶；
（4）电解熔融氧化铝，阳极氯离子放电生成氯气，阴极是铝离子放电生成铝，反应的化学方程式为2Al2O3
4Al+3O2↑，在冶炼过程中，阳极材料碳被氧气氧化成一氧化碳，反应为C+O2
CO2或2C+O2
2CO，所以需定期地进行更换，
故答案为：2Al2O3
4Al+3O2↑；阳极中碳被氧化成CO2（CO）；
（5）放电时NiO（OH）转化为Ni（OH）2，Ni元素化合价降低，被还原，应为原电池正极反应，电极方程式为NiO（OH）+H2O+e-═Ni（OH）2+OH-，
故答案为：NiO（OH）+H2O+e-═Ni（OH）2+OH-；
（6）焙烧a吨明矾（摩尔质量为b g/mol），4KAl（SO4）2?12H2O+3S=2K2SO4+2Al2O3+9SO2↑+48H2O，生成SO2物质的量为
×
，SO2 的转化率为96%，物质的量为
×
×96%，可生产质量分数为98%的H2SO4质量为
×
×96%×
=
=
，
故答案为：
×
×96%×
=
=
．
（1）4KAl（SO4）2?12H2O+3S═2K2SO4+2Al2O3+9SO2+48H2O反应中，硫单质硫元素化合价0价，升高到SO2中为+4价，硫酸根离子中硫元素化合价从+6价变化为SO2中+4价，则S为还原剂，被氧化，KAl（SO4）2?12H2O为氧化剂，被还原，
故答案为：KAl（SO4）2?12H2O；
（2）由于酸浸时矿石颗粒大小影响浸取率，可以通过粉碎矿石提高浸取率，还可以适当升高温度或者搅拌提高浸取率，
故答案为：AC；
（3）从水浸后的滤液中得到K2SO4晶体运用蒸发结晶的方法得到，需要蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，
故答案为：蒸发结晶；
（4）电解熔融氧化铝，阳极氯离子放电生成氯气，阴极是铝离子放电生成铝，反应的化学方程式为2Al2O3
| ||
| 970℃电解 |
| ||
| ||
故答案为：2Al2O3
| ||
| 970℃电解 |
（5）放电时NiO（OH）转化为Ni（OH）2，Ni元素化合价降低，被还原，应为原电池正极反应，电极方程式为NiO（OH）+H2O+e-═Ni（OH）2+OH-，
故答案为：NiO（OH）+H2O+e-═Ni（OH）2+OH-；
（6）焙烧a吨明矾（摩尔质量为b g/mol），4KAl（SO4）2?12H2O+3S=2K2SO4+2Al2O3+9SO2↑+48H2O，生成SO2物质的量为
| a×106g |
| bg/mol |
| 9mol |
| 4mol |
| a×106g |
| bg/mol |
| 9mol |
| 4mol |
| a×106g/t |
| bg/mol |
| 9mol |
| 4mol |
| 98g/mol |
| 98%×106g/t |
| 9mol×98g/mol×96%×a |
| 4mol×bg/mol×98% |
| 216a |
| b |
故答案为：
| a×106g/t |
| bg/mol |
| 9mol |
| 4mol |
| 98g/mol |
| 98%×106g/t |
| 9mol×98g/mol×96%×a |
| 4mol×bg/mol×98% |
| 216a |
| b |
点评：本题以铝的化合物为载体考查了物质间的反应、物质的分离和提纯等知识点，明确物质之间的反应是解本题关键，再结合原子守恒来分析解答，这种综合性较强的题型是高考热点，需利用基础知识细心分析解答，题目难度中等．
练习册系列答案
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| A、若pH＞7时，则一定是C1V1=C2V2 |
| B、在任何情况下都是c（Na+）+c（H+）=c（CH3COO-）+c（OH-） |
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