Question

(9分)明礬石的主要成分是K₂SO₄·Al₂(SO₄)₃·2Al₂O₃·6H₂O，還含有少量Fe₂O₃雜質。利用明礬石制備氫氧化鋁的流程如下：

(1)焙燒爐中發生反應的化學方程式為2Al₂(SO₄)₃+3S2Al₂O₃+9SO₂，該反應的氧化劑是_______，若生成1 mol Al₂O₃，則轉移的電子數為_______。
(2)將標況下1.12L爐氣通入100mL 0.5/L NaOH溶液中，得到一種酸性溶液，則該溶液中各種離子濃度由大到小的排列順序為_______________  _______。
(3)熟料溶解時反應的離子方程式為___________________________________。
(4)檢驗廢渣中含有Fe₂O₃所需的試劑是____________。
(5)母液中溶質主要成分的化學式為__________，溶液調節pH后經過濾、洗滌可得Al(OH)₃沉淀，證明沉淀已洗滌干凈的實驗操作和現象是_________________________。

Answer 1

(1)Al₂(SO₄)₃(1分)     3.612x10²⁴(1分)        (2)c(Na⁺)>c(HSO₃^－)>c(H⁺)>c(SO₃^2－)>c(OH^－)(1分)
(3)Al₂O₃+2OH^－=2AlO₂^－+H₂O(2分)           (4)稀鹽酸、硫氰化鉀溶液(其他合理答案均可)(1分)
(5)K₂SO₄、Na₂SO₄(2分)   取最后的洗滌液于試管中，滴加BaCl₂溶液，若無白色沉淀生成則已洗滌干凈。(1分)

解析試題分析：（1）根據反應的方程式可知，單質S的化合價從0價升高到+4價，失去4個電子，作還原劑。硫酸鋁中硫元素的化合價從+6價降低到+4價，得到2個電子，作氧化劑。根據方程式可知，生成1 mol Al₂O₃，則轉移的電子物質的量是3×4mol÷2=6mol，個數是3.612x10²⁴。
（2）爐氣是SO₂，物質的量是0.05mol，而氫氧化鈉是0.05mol，所以二者恰好反應生成0.05molNaHSO₃。溶液顯酸性，說明水解程度大于電離程度，因此溶液中離子難度大小順序是c(Na⁺)>c(HSO₃^－)>c(H⁺)>c(SO₃^2－)>c(OH^－)。
（3）氧化鋁是兩性氧化物，和氫氧化鈉溶液反應的方程式是Al₂O₃+2OH^－=2AlO₂^－+H₂O。
（4）氧化鐵不能直接檢驗，應該溶于酸中生成鐵鹽后，通過檢驗鐵離子來判斷，因此需要的試劑是稀鹽酸、硫氰化鉀溶液。
（5）母液中的主要溶質是硫酸鹽，根據明礬石中的陽離子以及后來加入的氫氧化鈉溶液可知，硫酸鹽是K₂SO₄、Na₂SO₄。沉淀表面有吸附的SO₄^2－，所以可以通過檢驗SO₄^2－來判斷。即取最后的洗滌液于試管中，滴加BaCl₂溶液，若無白色沉淀生成則已洗滌干凈。
考點：考查氧化還原反應的有關計算和判斷、溶液中離子濃度大小比較、物質的檢驗等
點評：該題以工業上制備氫氧化鋁的流程圖未載體，全面考查了學生對基礎知識的掌握的程度、原理的理解。重點考查實驗基本操作的規范性和準確及靈活運用知識的能力，該題屬于中等難度的試題。