Question

【題目】從明礬[KAl(SO4)2·12H2O]制備Al、K2SO4和H2SO4的流程如下：

明礬焙燒的化學方程式為：4KAl(SO4)2·12H2O+3S2K2SO4+2Al2O3+9SO2↑+48H2O

請回答下列問題：

（1）在焙燒明礬的反應中，氧化劑是_________________。

（2）步驟②中，為提高浸出率，可采取的措施有_____________。

A.粉碎固體混合物 B.降低溫度 C.不斷攪拌 D.縮短浸泡時間

（3）從水浸后的濾液中得到K2SO4晶體的方法是__________。

（4）步驟③電解的化學方程式是_______________，電解池的電極是用碳素材料做成，電解過程中，陽極材料需要定期更換，原因是：_________。

（5）以Al和NiO(OH)為電極，NaOH溶液為電解液組成一種新型電池，放電時NiO(OH)轉化為Ni(OH)2，則該電池的正極電極反應式是_________________________________。

（6）焙燒a噸明礬（摩爾質量為b g/mol），若SO2的轉化率為96%，可生產質量分數為98％的H2SO4質量為______________________噸(列出計算表達式)。

Answer 1

【答案】KAl(SO4)2·12H2O AC 蒸發結晶 陽極中碳被氧化成CO2（CO） NiO(OH)+H2O＋e－=Ni(OH)2＋OH－ 或

【解析】

（1）反應4KAl(SO4)2·12H2O+3S2K2SO4+2Al2O3+9SO2↑+48H2O中，明礬中部分S元素的化合價由+6價降為+4價，S單質中S的化合價由0價升至+4價，因此反應中的氧化劑是明礬（KAl(SO4)2·12H2O），還原劑是單質S。

（2）步驟②是水浸明礬焙燒后的固體混合物，因此要提高浸出率，往往需要增大接觸面積、充分溶解，因此粉碎固體混合物、不斷攪拌都是可行的，答案選AC。

（3）焙燒后的固體混合物是K2SO4和Al2O3，水浸后的溶液則是易溶于水的K2SO4溶液，從硫酸鉀溶液中獲得K2SO4晶體的方法是：蒸發結晶。

（4）電解熔融氧化鋁制備鋁單質，反應方程式為；在電解過程中陰極得到單質鋁，陽極得到O2，由于陽極電極材料是C單質，所以在高溫環境下，碳素材料會被氧氣氧化為CO或CO2，從而導致陽極碳素電極受損，要定期更換。

（5）以Al和NiO(OH)為電極構成的堿性電池，單質Al做負極，NiO(OH)為正極，放電時正極得到電子被還原，從Ni的化合價變化可以得出得失電子數目，所以充分運用電荷守恒、原子守恒，再結合反應環境可以得正極的電極反應式為NiO(OH)+H2O＋e－=Ni(OH)2＋OH－。

（6）n[KAl(SO4)2·12H2O]=mol，根據方程式4KAl(SO4)2·12H2O+3S2K2SO4+2Al2O3+9SO2↑+48H2O，明礬煅燒生成的n（SO2）= n[KAl(SO4)2·12H2O]=×mol，根據S守恒，生成的硫酸物質的量n（H2SO4）=×mol×96%，則生產質量分數為98%的H2SO4的質量×mol×96%÷98%×98g/mol=g=噸。