分析 從明礬[KAl(SO4)2•12H2O]制備Al、K2SO4和H2SO4的流程:過程①明礬和硫焙燒,4KAl(SO4)2•12H2O+3S=2K2SO4+2Al2O3+9SO2↑+48H2O,氣體二氧化硫與氧氣在五氧化二礬作催化劑的作用下生成三氧化硫,三氧化硫用98.3%的濃硫酸吸收,SO3+H2O=H2SO4,制得硫酸;過程②焙燒所得固體混合物,用水浸,為提高浸出率,可采取粉碎固體混合物、不斷攪拌,從水浸后的濾液中蒸發(fā)結(jié)晶得到K2SO4晶體,步驟③電解Al2O3,制得Al,
(1)依據(jù)化學(xué)方程式中元素化合價(jià)變化分析判斷,元素化合價(jià)降低的做氧化劑,元素化合價(jià)升高的做還原劑;
(2)礦石的顆粒大小、溫度及是否攪拌等會(huì)影響浸取率;
(3)從水浸后的濾液中得到K2SO4晶體運(yùn)用蒸發(fā)溶劑水的方法得到;
(4)步驟③電解Al2O3,制得Al,陽極材料需要定期地進(jìn)行更換,原因是該極材料不斷被消耗;
(5)放電時(shí)NiO(OH)轉(zhuǎn)化為Ni(OH)2,Ni元素化合價(jià)降低,被還原,應(yīng)為原電池正極反應(yīng);
(6)依據(jù)硫元素守恒計(jì)算得到.
解答 解:從明礬[KAl(SO4)2•12H2O]制備Al、K2SO4和H2SO4的流程:過程①明礬和硫焙燒,4KAl(SO4)2•12H2O+3S=2K2SO4+2Al2O3+9SO2↑+48H2O,氣體二氧化硫與氧氣在五氧化二礬作催化劑的作用下生成三氧化硫,三氧化硫用98.3%的濃硫酸吸收,SO3+H2O=H2SO4,制得硫酸;過程②焙燒所得固體混合物,用水浸,為提高浸出率,可采取粉碎固體混合物、不斷攪拌,從水浸后的濾液中蒸發(fā)結(jié)晶得到K2SO4晶體,步驟③電解Al2O3,制得Al,
(1)4KAl(SO4)2•12H2O+3S═2K2SO4+2Al2O3+9SO2+48H2O反應(yīng)中,硫單質(zhì)硫元素化合價(jià)0價(jià),升高到SO2中為+4價(jià),硫酸根離子中硫元素化合價(jià)從+6價(jià)變化為SO2中+4價(jià),則S為還原劑,被氧化成二氧化硫,KAl(SO4)2•12H2O為氧化劑,被還原成二氧化硫,根據(jù)電子得失守恒可知,氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為1:2,
故答案為:1:2;
(2)由于酸浸時(shí)礦石顆粒大小影響浸取率,可以通過粉碎礦石提高浸取率,還可以適當(dāng)升高溫度或者攪拌提高浸取率,
故答案為:AC;
(3)從水浸后的濾液中得到K2SO4晶體運(yùn)用蒸發(fā)結(jié)晶的方法得到,需要蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥,
故答案為:蒸發(fā)結(jié)晶;
(4)電解熔融氧化鋁,陽極氯離子放電生成氯氣,陰極是鋁離子放電生成鋁,反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Al2O3$\frac{\underline{\;\;\;\;\;冰晶石\;\;\;\;\;}}{970°C電解}$4Al+3O2↑,在冶煉過程中,陽極材料碳被氧氣氧化成一氧化碳,反應(yīng)為C+O2$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CO2或2C+O2$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2CO,所以需定期地進(jìn)行更換,
故答案為:2Al2O3$\frac{\underline{\;\;\;\;\;冰晶石\;\;\;\;\;}}{970°C電解}$4Al+3O2↑;陽極中碳被氧化成CO2(CO);
(5)放電時(shí)NiO(OH)轉(zhuǎn)化為Ni(OH)2,Ni元素化合價(jià)降低,被還原,應(yīng)為原電池正極反應(yīng),電極方程式為NiO(OH)+H2O+e-═Ni(OH)2+OH-,
故答案為:NiO(OH)+H2O+e-═Ni(OH)2+OH-;
(6)焙燒a噸明礬(摩爾質(zhì)量為b g/mol),4KAl(SO4)2•12H2O+3S=2K2SO4+2Al2O3+9SO2↑+48H2O,生成SO2物質(zhì)的量為$\frac{a×1{0}^{6}g}{bg/mol}$×$\frac{9mol}{4mol}$,SO2 的轉(zhuǎn)化率為96%,物質(zhì)的量為$\frac{a×1{0}^{6}g}{bg/mol}$×$\frac{9mol}{4mol}$×96%,可生產(chǎn)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%的H2SO4質(zhì)量為=$\frac{9mol×98g/mol×96%×a}{4mol×bg/mol×98%}$=$\frac{216a}$,
故答案為:$\frac{9mol×98g/mol×96%×a}{4mol×bg/mol×98%}$或$\frac{216a}$.
點(diǎn)評(píng) 本題以鋁的化合物為載體考查了物質(zhì)間的反應(yīng)、物質(zhì)的分離和提純等知識(shí)點(diǎn),明確物質(zhì)之間的反應(yīng)是解本題關(guān)鍵,再結(jié)合原子守恒來分析解答,這種綜合性較強(qiáng)的題型是高考熱點(diǎn),需利用基礎(chǔ)知識(shí)細(xì)心分析解答,題目難度中等.
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題
A. | 2.8 g | B. | 4.4 g | ||
C. | 5.6 g | D. | 在2.8 g和5.6 g之間 |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題
元素 | 相關(guān)信息 |
X | X的一種核素的原子核中沒有中子 |
Y | Y原子的核外電子占據(jù)4個(gè)原子軌道 |
Z | Z的氣態(tài)氫化物能使?jié)駶?rùn)的紅色石蕊試紙變藍(lán) |
R | R是地殼中含量最高的元素 |
M | M的單質(zhì)與冷水劇烈反應(yīng),生成的強(qiáng)堿中含有電子數(shù)相同的陰陽離子 |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題
A. | 石墨電極作負(fù)極 | |
B. | 鐵片上的反應(yīng):Fe-2e-=Fe2+ | |
C. | 鐵電極附近溶液中氫離子濃度增大 | |
D. | 電子由石墨電極通過導(dǎo)線流向鐵電極 |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:實(shí)驗(yàn)題
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:推斷題
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題
A. | ②⑥⑦ | B. | ②⑤⑦ | C. | ①②⑤⑥⑦ | D. | ③④ |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:計(jì)算題
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