Question

明礬石經處理后得到明礬[KAl（SO4）2·12H2O]。從明礬制備Al、K2SO4和H2SO4的工藝過程如下所示：

焙燒明礬的化學方程式為：4KAl（SO4）2·12H2O＋3S=2K2SO4＋2Al2O3＋9SO2↑＋48H2O

請回答下列問題：

（1）在焙燒明礬的反應中，還原劑是________。

（2）從水浸后的濾液中得到K2SO4晶體的方法是________。

（3）Al2O3在一定條件下可制得AlN，其晶體結構如右圖所示，該晶體中Al的配位數是________。

（4）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，該電池反應的化學方程式是________。

（5）焙燒產生的SO2可用于制硫酸。已知25℃、101 kPa時：

2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g）　ΔH1＝－197 kJ/mol；

H2O（g）=H2O（l）　ΔH2＝－44 kJ/mol；

2SO2（g）＋O2（g）＋2H2O（g）=2H2SO4（l）　ΔH3＝－545 kJ/mol。

則SO3（g）與H2O（l）反應的熱化學方程式是________。焙燒948 t明礬（M＝474 g/mol），若SO2的利用率為96%，可生產質量分數為98%的硫酸________t。

 

Answer 1

（1）S（硫）　（2）蒸發結晶　（3）4

（4）Al＋3NiO（OH）＋NaOH＋H2O=NaAlO2＋3Ni（OH）2

（5）SO3（g）＋H2O（l）=H2SO4（l）　ΔH＝－130 kJ/mol　432

【解析】 結合流程圖，根據物質的溶解性去分析解決問題。（1）根據焙燒明礬的化學方程式中各元素的化合價可知，明礬中部分硫元素的化合價降低，而硫單質在反應中元素的化合價升高，故還原劑為單質硫。（2）從濾液中得到晶體的方法為蒸發結晶。（3）由圖中的晶體結構可以看出每個Al原子的周圍距離相等且最近的N原子有4個，故其配位數為4。（4）放電時Al作負極，失電子被氧化，NiO（OH）在正極得電子，反應的方程式為Al＋3NiO（OH）＋NaOH＋H2O=NaAlO2＋3Ni（OH）2。（5）給題中的三個熱化學方程式分別編號為①、②、③，根據蓋斯定律由（③－①）－②可得到目標熱化學方程式；設可生成硫酸的質量為x噸，據題意列式得到××96%＝，故x＝432。

點撥：知識：氧化還原反應、實驗基本操作、原子配位數、原電池電池反應方程式、熱化學方程式。能力：考查考生框圖推斷能力、讀圖識圖分析圖像能力、知識應用能力。試題難度：較大。