Question

17．明礬石的主要成分為K₂SO₄•Al₂（SO₄）₃•2 Al₂O₃•6H₂O，此外還含有少量Fe₂O₃雜質．某校研究小組利用明礬石制備氫氧化鋁的流程如圖：

（1）“焙燒”過程中反應的化學方程式為2Al₂（SO₄）₃+3S=2Al₂O₃+9SO₂↑
（2）明礬石在焙燒最好要研磨成粉末狀，目的是增大了接觸面積，加快反應速率，使反應更加充分，“溶解”時反應的離子方程式為Al₂O₃+2OH^-=2AlO₂^-+H₂O．
（3）“調節(jié)PH”后過濾、洗滌Al（OH）₃沉淀，證明沉淀已洗干凈的實驗操作和現(xiàn)象是取最后一次洗滌的流出液于試管中，滴加BaCl₂溶液，若無白色沉淀生成則已洗滌干凈
（4）“母液”中可以回收的物質是K₂SO₄；Na₂SO₄．

Answer 1

分析 根據元素守恒和得失電子守恒，硫酸鋁和硫單質發(fā)生的是氧化還原反應，氧化產物和含有產物為二氧化硫，可知焙燒爐中發(fā)生反應，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生成偏鋁酸鈉，氧化鐵不反應，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，
（1）根據元素守恒和得失電子守恒，硫酸鋁和硫單質發(fā)生的是氧化還原反應，氧化產物和含有產物為二氧化硫，可知焙燒爐中發(fā)生反應的化學方程式為2Al₂（SO₄）₃+3S$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Al₂O₃+9SO₂；
（2）明礬石在焙燒最好要研磨成粉末狀增大接觸面積，加快反應速率，氫氧化鈉與氧化鋁反應生成偏鋁酸鈉和水；
（3）Al（OH）₃沉淀具有吸附性，可吸附硫酸根離子，通過檢驗硫酸根離子的方法進行實驗；
（4）“母液”中含有硫酸鹽；

解答 解：根據元素守恒和得失電子守恒，硫酸鋁和硫單質發(fā)生的是氧化還原反應，氧化產物和含有產物為二氧化硫，可知焙燒爐中發(fā)生反應，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生成偏鋁酸鈉，氧化鐵不反應，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，
（1）硫酸鋁和硫單質發(fā)生的是氧化還原反應，氧化產物和含有產物為二氧化硫，反應中硫元素化合價由Al₂（SO₄）₃中S元素的+6價降低，單質硫中S的化合價升高，令產物中S的化合價為+x價，根據得失電子守恒可知6（6-x）=3（x-0），則x=4，所以生成產物為SO₂，則反應的化學方程式為2Al₂（SO₄）₃+3S$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Al₂O₃+9SO₂，
故答案為：2，3，2，9SO₂；
（2）明礬石在焙燒最好要研磨成粉末狀，目的是增大了接觸面積，加快反應速率，使反應更加充分，分離溶液和廢渣的操作用過濾，氫氧化鈉與氧化鋁反應生成偏鋁酸鈉和水，反應的離子方程式為：Al₂O₃+2OH^-=2AlO₂^-+H₂O，
故答案為：增大了接觸面積，加快反應速率，使反應更加充分，Al₂O₃+2OH^-=2AlO₂^-+H₂O；
（3）Al（OH）₃沉淀具有吸附性，可吸附硫酸根離子，通過檢驗硫酸根離子的方法進行實驗，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，若無白色沉淀生成則已洗滌干凈；
（4）根據流程分析可知“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；

點評 本題考查制備實驗方案的設計，為高頻考點，把握制備流程中的反應、混合物分離提純方法為解答的關鍵，注意離子反應、氧化還原反應及離子檢驗的綜合應用，側重分析、實驗能力的考查，題目難度中等．