Question

明礬石的主要成分是K₂SO₄?Al₂（SO₄）₃?2Al₂O₃?6H₂O，此外還含有少量Fe₂O₃雜質(zhì)．利用明礬石制備氫氧化鋁的流程如下：

（1）“焙燒”過程中反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Al₂（SO₄）₃+3S 

高溫  .

 2Al₂O₃+

 

；該反應(yīng)的氧化劑是

 

；該反應(yīng)中被氧化的元素與被還原的元素的質(zhì)量比是

 

．
（2）“溶解”時(shí)反應(yīng)的離子方程式為

 

．
（3）“調(diào)節(jié)pH后過濾、洗滌Al（OH）₃沉淀，證明已洗滌干凈的實(shí)驗(yàn)操作和現(xiàn)象是

 

．
（4）“母液”中可回收的物質(zhì)是

 

．
（5）工業(yè)上常用氫氧化鋁脫水后的產(chǎn)物X熔融電解冶煉金屬鋁，則該反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：根據(jù)元素守恒和得失電子守恒，可知焙燒爐中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Al₂（SO₄）₃+3S

高溫  .

2Al₂O₃+9SO₂，故生成爐氣中含二氧化硫，熟料中含氧化鋁、氧化鐵、硫酸鉀等，加入氫氧化鈉和水，氧化鋁和氫氧化鈉反應(yīng)生成偏鋁酸鈉，氧化鐵不反應(yīng)，過濾，濾渣中含氧化鐵，濾液中含偏鋁酸鈉和硫酸鉀、氫氧化鈉等；用硫酸調(diào)節(jié)pH，得到氫氧化鋁沉淀和硫酸鈉、硫酸鉀，過濾得母液中含硫酸鉀、硫酸鈉溶質(zhì)．
（1）所含元素化合價(jià)降低的反應(yīng)物是氧化劑；根據(jù)得失電子守恒計(jì)算；
（2）氫氧化鈉與氧化鋁反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和水；
（3）Al（OH）₃沉淀具有吸附性，可吸附硫酸根離子，通過檢驗(yàn)硫酸根離子的方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；
（4）“母液”中含有硫酸鹽；
（5）氫氧化鋁脫水生成氧化鋁，電解熔融的氧化鋁得到Al和氧氣．

解答： 解：根據(jù)元素守恒和得失電子守恒，可知焙燒爐中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Al₂（SO₄）₃+3S

高溫  .

2Al₂O₃+9SO₂，故生成爐氣中含二氧化硫，熟料中含氧化鋁、氧化鐵、硫酸鉀等，加入氫氧化鈉和水，
氧化鋁和氫氧化鈉反應(yīng)生成偏鋁酸鈉，氧化鐵不反應(yīng)，過濾，濾渣中含氧化鐵，濾液中含偏鋁酸鈉和硫酸鉀、氫氧化鈉等；用硫酸調(diào)節(jié)pH，得到氫氧化鋁沉淀和硫酸鈉、硫酸鉀，過濾得母液中含硫酸鉀、硫酸鈉溶質(zhì)
（1）反應(yīng)中硫元素化合價(jià)由Al₂（SO₄）₃中S元素的+6價(jià)降低，單質(zhì)硫中S的化合價(jià)升高，令產(chǎn)物中S的化合價(jià)為+x價(jià)，根據(jù)得失電子守恒可知6（6-x）=3（x-0），則x=4，所以生成產(chǎn)物為SO₂，則反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Al₂（SO₄）₃+3S

高溫  .

2Al₂O₃+9SO₂，Al₂（SO₄）₃化合價(jià)降低得電子為氧化劑，反應(yīng)中失電子被氧化的S為3mol，則得電子被還原的S為6mol，所以該反應(yīng)中被氧化的元素與被還原的元素的質(zhì)量比是：1：2；
故答案為：9SO₂；Al₂（SO₄）₃；1：2；
（2）氫氧化鈉與氧化鋁反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和水，反應(yīng)的離子方程式為Al₂O₃+2OH^-=2AlO₂^-+H₂O，故答案為：Al₂O₃+2OH^-=2AlO₂^-+H₂O；
（3）Al（OH）₃沉淀具有吸附性，可吸附硫酸根離子，通過檢驗(yàn)硫酸根離子的方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，方法為取最后一次洗滌的流出液于試管中，滴加BaCl₂溶液，若無(wú)白色沉淀生成則已洗滌干凈，
故答案為：取最后一次洗滌的流出液于試管中，滴加BaCl₂溶液，若無(wú)白色沉淀生成則已洗滌干凈；
（4）根據(jù)流程分析可知“母液”中含有硫酸鹽中含有K₂SO₄、Na₂SO₄，都可回收利用，故答案為：K₂SO₄、Na₂SO₄；
（5）氫氧化鋁脫水生成氧化鋁，電解熔融的氧化鋁得到Al和氧氣，其電解方程式為：2Al₂O₃（熔融）

通電  .

4Al+3O₂↑；
故答案為：2Al₂O₃（熔融）

通電  .

4Al+3O₂↑．

點(diǎn)評(píng)：本題考查物質(zhì)的制備、分離等知識(shí)，側(cè)重于學(xué)生的分析能力和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾椋瑸楦呖汲Ｒ婎}型，題目難度中等，注意把握物質(zhì)的相關(guān)性質(zhì)．