Question

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

（1）焙燒爐中發(fā)生反應的化學方程式為，該反應的氧化劑是______，若生成1molAl₂O₃，則轉移的電子數為______．
（2）將標況下1.12L爐氣通入100mL0.5mol/L NaOH溶液中，得到一種酸性溶液，則該溶液中各種離子濃度由大到小的排列順序為______．
（3）孰料溶解時反應的離子方程式為______．
（4）檢驗廢渣中含有Fe₂O₃所需的試劑是______．
（5）母液中溶質主要成分的化學式為______，溶液調節(jié)pH后經過濾、洗滌可得Al（OH）₃沉淀，證明沉淀已洗滌干凈的實驗操作和現象是______．

Answer 1

解：（1）反應中硫元素化合價由Al₂（SO₄）₃中+6價降低為SO₂中+4價，故Al₂（SO₄）₃是氧化劑，反應中硫單質中硫元素化合價由0價升高為SO₂中+4價，硫單質為還原劑，生成1molAl₂O₃需要硫的物質的量為1mol×=1.5mol，轉移電子的物質的量為1.5mol×4=6mol，轉移電子數目為6mol×6.02×10²³mol^-1=3.612×10²⁴，
故答案為：Al₂（SO₄）₃；3.612×10²⁴；
（2）1.12L二氧化硫的物質的量為=0.05mol，n（NaOH）=0.1L×0.5mol/L=0.05mol，n（SO₂）：n（NaOH）=0.05mol：0.05mol=1：1，故反應后溶液中溶質為NaHSO₃，溶液呈酸性，說明HSO₃^-的電離程度大于水解程度，同時水電離生成氫離子，故c（H⁺）＞c（SO₃^2-），HSO₃^-電離程度不大，故c（HSO₃^-）＞c（H⁺），溶液c（OH^-）等于水電離生成，濃度很小，故溶液中離子濃度由大到小的排列順序為c（Na⁺）＞c（HSO₃^-）＞c（H⁺）＞c（SO₃^2-）＞c（OH^-），
故答案為：c（Na⁺）＞c（HSO₃^-）＞c（H⁺）＞c（SO₃^2-）＞c（OH^-）；
（3）由工藝流程可知，熟料溶解為氧化鋁與氫氧化鈉溶液反應生成偏鋁酸鈉，離子方程式為Al₂O₃+2OH^-=2AlO₂^-+H₂O，
故答案為：Al₂O₃+2OH^-=2AlO₂^-+H₂O；
（4）廢渣中加入鹽酸，滴加KSCN溶液，若溶液被紅色，說明廢渣中含有Fe₂O₃，
故答案為：鹽酸、KSCN溶液；
（5）由工藝流程可知，熟料溶解所得的溶液中含有K⁺、Na⁺、SO₄^2-、AlO₂^-、OH^-等，加硫酸調PH值，AlO₂^-轉化為Al（OH）₃，母液中離子主要有K⁺、Na⁺、SO₄^2-，含有溶質為K₂SO₄、Na₂SO₄，
Al（OH）₃沉淀會附著K⁺、Na⁺、SO₄^2-等，取最后的洗滌液于試管中，滴加BaCl₂溶液，若無白色沉淀生成則已洗滌干凈．
故答案為：K₂SO₄、Na₂SO₄；取最后的洗滌液于試管中，滴加BaCl₂溶液，若無白色沉淀生成則已洗滌干凈．
分析：（1）所含元素化合價降低的反應物是氧化劑；
反應中硫單質中硫元素化合價由0價升高為SO₂中+4價，硫單質為還原劑，計算生成1molAl₂O₃需要硫的物質的量，轉移電子是硫單質的4倍，再根據N=nN_A轉移電子數目；
（2）根據n=計算二氧化硫的物質的量，根據n（SO₂）：n（NaOH）確定反應產物，再結合溶液呈酸性進行判斷；
（3）由工藝流程可知，熟料溶解為氧化鋁與氫氧化鈉溶液反應生成偏鋁酸鈉；
（4）廢渣中加入鹽酸，滴加KSCN溶液，若溶液被紅色，說明廢渣中含有Fe₂O₃；
（5）由工藝流程可知，熟料溶解所得的溶液中含有K⁺、Na⁺、SO₄^2-、AlO₂^-、OH^-等，加硫酸調PH值，AlO₂^-轉化為Al（OH）₃，母液中離子主要有K⁺、Na⁺、SO₄^2-．Al（OH）₃沉淀會附著
K⁺、Na⁺、SO₄^2-等，用BaCl₂溶液檢驗最后的洗滌液中是否含有SO₄^2-，確定是否洗滌干凈．
點評：本題考查學生對工藝流程的理解、氧化還原反應、離子濃度大小比較、離子檢驗、實驗方案設計等，是對學生綜合能力的考查，需要學生具備扎實的基礎與靈活運用能力，題目難度中等．（2）中注意先根據計算確定反應后溶液中溶質．