(2013•信阳二模)明矾石的主要成分是K2SO4•Al2(SO4)3•2Al2O3•6H2O,还含有少量Fe2O3杂质

(2013•信阳二模)明矾石的主要成分是K2SO4•Al2(SO43•2Al2O3•6H2O,还含有少量Fe2O3杂质.利用明矾石制备氢氧化铝的流程如下:

(1)焙烧炉中发生反应的化学方程式为2Al2(SO43+3S
高温
.
2Al2O3+9SO2,该反应的氧化剂是______,若生成1mol Al2O3,则转移的电子数为______.
(2)将标况下1.12L炉气通入100mL 0.5mol/L NaOH溶液中,得到一种酸性溶液,则该溶液中各种离子浓度由大到小的排列顺序为______.
(3)熟料溶解时反应的离子方程式为______.
(4)检验废渣中含有Fe2O3所需的试剂是______.
(5)母液中溶质主要成分的化学式为______.Al(OH)3是两性氢氧化物,写出Al(OH)3显两性的电离的离子方程式______.
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王滔 幼苗

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解题思路:(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1molAl2O3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)根据n(SO2):n(NaOH)确定反应产物,再结合溶液呈酸性对离子浓度进行排序;
(3)由工艺流程可知,熟料溶解为氧化铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠;
(4)由工艺流程可知,废渣的主要成分为Fe2O3,废渣中加入盐酸溶解,滴再加KSCN溶液,若溶液被红色,说明废渣中含有Fe2O3
(5)由工艺流程可知,熟料溶解所得的溶液中含有K+、Na+、SO42-、AlO2-、OH-等,加硫酸调PH值,AlO2-转化为Al(OH)3,母液中离子主要有K+、Na+、SO42-,据此判断,Al(OH)3显两性,据此书写电离方程式.

(1)反应中硫元素化合价由Al2(SO43中+6价降低为SO2中+4价,故Al2(SO43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,生成1molAl2O3需要硫的物质的量为1mol×[3/2]=1.5mol,转移电子的物质的量为1.5mol×4=6mol,转移电子数目为6mol×6.02×1023mol-1=3.612×1024
故答案为:Al2(SO43;3.612×1024
(2)1.12L二氧化硫的物质的量为 [1.12L/22.4L/mol]=0.05mol,n(NaOH)=0.1L×0.5mol/L=0.05mol,n(SO2):n(NaOH)=0.05mol:0.05mol=1:1,故反应后溶液中溶质为NaHSO3,溶液呈酸性,说明HSO3-的电离程度大于水解程度,同时水电离生成氢离子,故c(H+)>c(SO32-),HSO3-电离程度不大,故c(HSO3-)>c(H+),溶液c(OH-)等于水电离生成,浓度很小,故溶液中离子浓度由大到小的排列顺序为c(Na+)>c(HSO3-)>c(H+)>c(SO32-)>c(OH-),
故答案为:c(Na+)>c(HSO3-)>c(H+)>c(SO32-)>c(OH-);
(3)由工艺流程可知,熟料溶解为氧化铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠,离子方程式为Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O,
故答案为:Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O;
(4)由工艺流程可知,废渣的主要成分为Fe2O3,取少量废渣,加入适量盐酸溶解,再滴加KSCN溶液,若溶液被红色,说明废渣中含有Fe2O3
故答案为:取少量废渣,加入适量盐酸溶解,再滴加KSCN溶液,若溶液被红色,说明废渣中含有Fe2O3,故答案为:稀盐酸、硫氰化钾;
(5)由工艺流程可知,熟料溶解所得的溶液中含有K+、Na+、SO42-、AlO2-、OH-等,加硫酸调PH值,AlO2-转化为Al(OH)3,母液中离子主要有K+、Na+、SO42-,含有溶质为K2SO4、Na2SO4,Al(OH)3显两性,电离的离子方程式为:Al3++3OH-⇌Al(OH)3⇌AlO2-+H++H2O,故答案为:K2SO4、Na2SO4

点评:
本题考点: 镁、铝的重要化合物;铁的氧化物和氢氧化物.

考点点评: 本题考查学生对工艺流程的理解、氧化还原反应、离子浓度大小比较、离子检验、实验方案设计等,是对学生综合能力的考查,需要学生具备扎实的基础与灵活运用能力,题目难度中等,(2)中注意先根据计算确定反应后溶液中溶质.

1年前

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