Question

10．明礬石的主要成分是K₂SO₄•Al₂（SO₄）₃•2Al₂O₃•6H₂O，含有少量氧化鐵．利用明礬石制備K₂SO₄的工藝流程如圖所示：

據(jù)此流程圖回答下列問題：
（1）①焙燒爐中Al₂（SO₄）₃與S反應(yīng)的產(chǎn)物是兩種氧化物，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Al₂（SO₄）₃+3S$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Al₂O₃+9SO₂；寫出爐氣的一種用途：用于工業(yè)制硫酸；
（2）②中Al₂O₃參與反應(yīng)的離子方程式為Al₂O₃+2OH^-=2AlO₂^-+H₂O．
（3）③中調(diào)節(jié)pH不能用CO₂的理由是偏鋁酸鉀與二氧化碳反應(yīng)會(huì)生成碳酸鉀，使制備的K₂SO₄中有雜質(zhì)．
（4）工業(yè)冶煉金屬鋁需要定期更換補(bǔ)充陽極碳?jí)K的原因是陽極會(huì)產(chǎn)生氧氣，陽極的碳?jí)K在高溫時(shí)會(huì)與氧氣反應(yīng)．
（5）純凈氫氧化鋁經(jīng)歷兩次分解反應(yīng)（填反應(yīng)類型）可制得鋁．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，該電池負(fù)極的電極反應(yīng)式是Al-3e^-+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O．
（6）現(xiàn)有明礬石1625t，按上述流程制得780tAl（OH）₃，忽略鋁元素的損失，請(qǐng)計(jì)算明礬石中鉀元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80%．

Answer 1

分析 根據(jù)題中工業(yè)流程可知，明礬石與硫在加熱的條件下生成二氧化硫和氧化鋁，所以爐氣中主要有二氧化硫，熟料中主要是氧化鋁，氧化鋁溶解在氫氧化鉀溶液中，得到偏鋁酸鉀溶液，用稀硫酸調(diào)節(jié)PH值，可得氫氧化鋁沉淀和硫酸鉀溶液，從硫酸鉀溶液中可得硫酸鉀晶體，據(jù)此答題．

解答 解：根據(jù)題中工業(yè)流程可知，明礬石與硫在加熱的條件下生成二氧化硫和氧化鋁，所以爐氣中主要有二氧化硫，熟料中主要是氧化鋁，氧化鋁溶解在氫氧化鉀溶液中，得到偏鋁酸鉀溶液，用稀硫酸調(diào)節(jié)PH值，可得氫氧化鋁沉淀和硫酸鉀溶液，從硫酸鉀溶液中可得硫酸鉀晶體，
（1）①焙燒爐中Al₂（SO₄）₃與S反應(yīng)的產(chǎn)物是兩種氧化物，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Al₂（SO₄）₃+3S$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Al₂O₃+9SO₂，爐氣的主要成份是二氧化硫，其一種用途為用于工業(yè)制硫酸，
故答案為：2Al₂（SO₄）₃+3S$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Al₂O₃+9SO₂；用于工業(yè)制硫酸；
（2）反應(yīng)②為Al₂O₃與氫氧化鉀的反應(yīng)，反應(yīng)的離子方程式為Al₂O₃+2OH^-=2AlO₂^-+H₂O，
故答案為：Al₂O₃+2OH^-=2AlO₂^-+H₂O；  
（3）③中調(diào)節(jié)pH不能用CO₂，因?yàn)槠�鋁酸鉀與二氧化碳反應(yīng)會(huì)生成碳酸鉀，使制備的K₂SO₄中有雜質(zhì)，
故答案為：偏鋁酸鉀與二氧化碳反應(yīng)會(huì)生成碳酸鉀，使制備的K₂SO₄中有雜質(zhì)； 
（4）工業(yè)冶煉金屬鋁是用電解熔融的氧化鋁的方法，陽極會(huì)產(chǎn)生氧氣，陽極的碳?jí)K在高溫時(shí)會(huì)與氧氣反應(yīng)，所以要定期更換補(bǔ)充陽極碳?jí)K，
故答案為：陽極會(huì)產(chǎn)生氧氣，陽極的碳?jí)K在高溫時(shí)會(huì)與氧氣反應(yīng)； 
（5）純凈氫氧化鋁經(jīng)過受熱分解，再電解可制得鋁，涉及的反應(yīng)類型都是分解反應(yīng)，以Al和NiO（OH）為電極，NaOH溶液為電解液組成一種新型電池，放電時(shí)NiO（OH）轉(zhuǎn)化為Ni（OH）₂，充當(dāng)電池的正極，鋁發(fā)生氧化反應(yīng)充當(dāng)電池的負(fù)極，所以電池負(fù)極的電極反應(yīng)式是Al-3e^-+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O，
故答案為：分解反應(yīng)；Al-3e^-+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O； 
（6）現(xiàn)有明礬石1625t，按上述流程制得780tAl（OH）₃，根據(jù)明礬石的化學(xué)式K₂SO₄•Al₂（SO₄）₃•2Al₂O₃•6H₂O可知，明礬石中鋁元素與鉀元素的物質(zhì)的量之比為3：1，780tAl（OH）₃中鋁元素的物質(zhì)的量為$\frac{780}{78}$×10⁶mol=1×10⁷mol，所以鉀元素的物質(zhì)的量為$\frac{1}{3}$×10⁷mol，根據(jù)元素守恒可知，明礬石中鉀元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{\frac{1}{3}×1{0}^{7}×39}{1625×1{0}^{6}}$=0.08=80%，
故答案為：80．

點(diǎn)評(píng) 本題以鋁、鐵的化合物為載體考查了物質(zhì)間的反應(yīng)、物質(zhì)的分離和原電池、化學(xué)計(jì)算等知識(shí)點(diǎn)，明確物質(zhì)之間的反應(yīng)是解本題關(guān)鍵，這種綜合性較強(qiáng)的題型是高考熱點(diǎn)，須利用基礎(chǔ)知識(shí)細(xì)心分析解答，題目難度中等．