13.從明礬[KAl(SO42•12H2O]制備Al、K2SO4和H2SO4的流程如下:

已知:明礬焙燒的化學(xué)方程式為:4[KAl(SO42•12H2O]+3S=2K2SO4+2Al2O3+9SO2↑+48H2O
請(qǐng)回答下列問題:
(1)在焙燒明礬的反應(yīng)中,氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為:1:2.
(2)步驟②中,為提高浸出率,可采取的措施有AC.
A.粉碎固體混合物  B.降低溫度      C.不斷攪拌 D.縮短浸泡時(shí)間
(3)明礬焙燒完全后,從步驟②的濾液中得到K2SO4晶體的方法是蒸發(fā)結(jié)晶.
(4)步驟③電解的化學(xué)方程式是2Al2O3$\frac{\underline{\;\;\;\;\;冰晶石\;\;\;\;\;}}{970°C電解}$4Al+3O2↑,電解池的電極是用碳素材料做成,電解過程中,陽極材料需要定期更換,原因是:陽極中碳被氧化成CO2(CO).
(5)以Al和NiO(OH)為電極,NaOH溶液為電解液組成一種新型電池,放電時(shí)NiO(OH)轉(zhuǎn)化為Ni(OH)2,則該電池的正極電極反應(yīng)式是NiO(OH)+H2O+e-═Ni(OH)2+OH-
(6)焙燒a噸明礬(摩爾質(zhì)量為b g/mol),若SO2 的轉(zhuǎn)化率為96%,可生產(chǎn)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%的H2SO4質(zhì)量為$\frac{9mol×98g/mol×96%×a}{4mol×bg/mol×98%}$或$\frac{216a}$噸.

分析 從明礬[KAl(SO42•12H2O]制備Al、K2SO4和H2SO4的流程:過程①明礬和硫焙燒,4KAl(SO42•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(SO42•12H2O]制備Al、K2SO4和H2SO4的流程:過程①明礬和硫焙燒,4KAl(SO42•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(SO42•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(SO42•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}$4Al+3O2↑;陽極中碳被氧化成CO2(CO);
(5)放電時(shí)NiO(OH)轉(zhuǎn)化為Ni(OH)2,Ni元素化合價(jià)降低,被還原,應(yīng)為原電池正極反應(yīng),電極方程式為NiO(OH)+H2O+e-═Ni(OH)2+OH-,
故答案為:NiO(OH)+H2O+e-═Ni(OH)2+OH-;
(6)焙燒a噸明礬(摩爾質(zhì)量為b g/mol),4KAl(SO42•12H2O+3S=2K2SO4+2Al2O3+9SO2↑+48H2O,生成SO2物質(zhì)的量為$\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.

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

3.長(zhǎng)途運(yùn)輸魚苗時(shí),人們常在水中加入少量過氧化鈣(CaO2)固體.甲、乙兩位同學(xué)發(fā)現(xiàn)往水中投入過氧化鈣時(shí)產(chǎn)生氣泡.
【查閱資料】CaO2與Na2O2具有相似的化學(xué)性質(zhì).
【提出問題】當(dāng)CaO2投入足量水中時(shí),最終會(huì)生成什么物質(zhì)呢?
【進(jìn)行猜想】甲同學(xué)認(rèn)為,生成氧化鈣和氧氣;一同學(xué)認(rèn)為,生成氫氧化鈣和氧氣.
(1)甲同學(xué)的猜想明顯是錯(cuò)誤的,其理由是氧化鈣能與水反應(yīng),在溶液中不能存在(或CaO+H2O=Ca(OH)2).
(2)寫出一同學(xué)猜想發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式2CaO2+2H2O=2Ca(OH)2+O2↑.
【實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證】
(3)一同學(xué)設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn):取少量CaO2放入試管中,加足量水充分反應(yīng),待沒有氣體逸出時(shí),滴加幾滴酚酞,觀察到溶液變紅,則證明有氫氧化鈣生成.乙同學(xué)發(fā)現(xiàn)紅色很快褪去了.他通過查閱資料了解到還生成了一種曾經(jīng)學(xué)習(xí)過的物質(zhì),請(qǐng)你猜測(cè)該物質(zhì)是H2O2
(4)請(qǐng)你利用如圖所示裝置設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)予以證明.
X中CaO2與水充分反應(yīng)后的溶液,Y中的固體物質(zhì)為MnO2.打開分液漏斗活塞,使X中溶液滴下,滴入溶液產(chǎn)生氣體,將帶火星的木條靠近導(dǎo)管口Z處,若木條復(fù)燃(補(bǔ)充完后續(xù)試驗(yàn)的操作、現(xiàn)象),則證明你的猜測(cè)合理.

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

4.一定量的甲烷在O2不足的情況下燃燒,得到CO、CO2和H2O的總質(zhì)量是14.4g,若其中水的質(zhì)量是7.2g,則CO的質(zhì)量是( 。
A.2.8 gB.4.4 g
C.5.6 gD.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

1.X、Y、Z、R、M是元素周期表中原子序數(shù)依次增大的五種短周期元素,其相關(guān)信息如下表:
元素相關(guān)信息
XX的一種核素的原子核中沒有中子
YY原子的核外電子占據(jù)4個(gè)原子軌道
ZZ的氣態(tài)氫化物能使?jié)駶?rùn)的紅色石蕊試紙變藍(lán)
RR是地殼中含量最高的元素
MM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
(1)Y、Z、R的第一電離能從大到小的順序是N>O>C(填元素符號(hào))
(2)Z、R的最簡(jiǎn)單氫化物中穩(wěn)定性強(qiáng)的是H2O,沸點(diǎn)高的是H2O(填化學(xué)式)
(3)甲是由上述3種元素組成的常見化合物,常溫下pH=3的甲溶液中由水電離c(H+)=10-3mol/L,則甲的化學(xué)式是NH4NO3
(4)直線型分子Y2Z2中所有原子都達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu),則分子中σ鍵與π鍵的個(gè)數(shù)之比是3:4.
(5)常溫下0.58gY4H10完全燃燒放出29kJ的熱量,請(qǐng)寫出Y4H10燃燒熱的熱化學(xué)方程式C4H10(g)+$\frac{13}{2}$O2(g)=4CO2(g)+5H2O(l)△H=-2900kJ/mol.

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

8.下列有關(guān)如圖所示原電池裝置描述正確的是(  )
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

18.某化學(xué)興趣小組為探究SO2的性質(zhì),按如圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn).

請(qǐng)回答下列問題:
(1)實(shí)驗(yàn)開始前要進(jìn)行裝置氣密性檢查;
(2)裝置A中盛放濃硫酸的儀器名稱是分液漏斗,裝置A中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為Na2SO3+H2SO4(濃)=Na2SO4+SO2↑+H2O
(3)實(shí)驗(yàn)中,裝置B中發(fā)生的現(xiàn)象是溶液由紫紅色變?yōu)闊o色,該現(xiàn)象說明SO2具有的性質(zhì)是還原性;
(4)裝置C中無色溶液中出現(xiàn)黃色渾濁,說明SO2具有的性質(zhì)是氧化性.
(5)裝置D的目的是探究SO2與品紅作用的可逆性,請(qǐng)寫出實(shí)驗(yàn)操作及現(xiàn)象待品紅溶液完全褪色后,關(guān)閉分液漏斗的旋塞,點(diǎn)燃酒精燈加熱,無色溶液恢復(fù)為紅色;
(6)尾氣可采用NaOH溶液吸收,發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為SO2+2OH-=SO32-+H2O.

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:推斷題

5.原子序數(shù)由小到大排列的四種短周期元素X、Y、Z、W,其中X、Z、W與氫元素可組成XH3、H2Z和HW共價(jià)化合物;Y與氧元素可組成Y2O和Y2O2離子化合物.
(1)寫出Y2O2的電子式:,其中含有的化學(xué)鍵是離子鍵、共價(jià)鍵.
(2)四種短周期元素X、Y、Z、W的原子半徑由小到大的是N<Cl<S<Na(用元素符號(hào)表示)
(3)X、Z、W三種元素的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物中,酸性最強(qiáng)的是HClO4(填化學(xué)式).
(4)XH3、H2Z和HW三種化合物,其中一種與另外兩種都能反應(yīng)的是NH3(填化學(xué)式).
(5)由X、W組成的化合物分子中,X、W原子的最外層均達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu),該化合物遇水可生成一種具有漂白性的化合物和一種刺激性氣味的氣體,試寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式NCl3+3H2O═3HClO+NH3

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

2.下列變化符合圖示的是( 。
①冰雪融化 
②KMnO4分解制O2  
③鋁與氧化鐵的反應(yīng) 
④鈉與水反應(yīng) 
⑤二氧化碳與灼熱的木炭反應(yīng) 
⑥碘的升華 
⑦Ba(OH)2•8H2O和NH4Cl的反應(yīng).
A.②⑥⑦B.②⑤⑦C.①②⑤⑥⑦D.③④

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:計(jì)算題

3.在15g鐵和氧化鐵的混合物中加入150mL稀H2SO4放出氫氣1.68L(標(biāo)準(zhǔn)狀況).當(dāng)反應(yīng)停止后,鐵和氧化鐵均無剩余,且溶液中無Fe3+存在.為了中和過量H2SO4,并使Fe2+完全轉(zhuǎn)化為Fe(OH)2沉淀,共耗用3mol/L NaOH溶液200mL.求:
(1)混合物中鐵的質(zhì)量為7g
(2)稀H2SO4的物質(zhì)的量濃度為2mol•L-1

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