Question

（2013?泰安一模）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2Al₂（SO₄）₃+3S

高溫  .

2Al₂O₃+9SO₂，該反應的氧化劑是

Al₂（SO₄）₃

．若生成l mol
Al₂O₃，則轉移的電子數為

3.612×10²⁴

．
（2）熟料溶解時，反應的離子方程式為

Al₂O₃+2OH^-=2AlO₂^-+H₂O

．
（3）母液中溶質主要成分的化學式為

K₂SO₄、Na₂SO₄

．
（4）將標準狀況下1.12L爐氣通入100mL 0.5mol?L^-1NaOH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

c（Na⁺）＞c（HSO₃^-）＞c（H⁺）＞c（SO₃^2-）＞c（OH^-）

．
（5）檢驗廢渣中主要成分的方法是

取少量廢渣，加入適量鹽酸溶解，再滴加KSCN溶液，若溶液被紅色，說明廢渣中含有Fe₂O₃

（寫出操作步驟、現(xiàn)象及結論）．

Answer 1

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）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；
（3）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-，據此判斷；
（4）根據n=

V

Vm

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；
（5）由工藝流程可知，廢渣的主要成分為Fe₂O₃，廢渣中加入鹽酸溶解，滴再加KSCN溶液，若溶液被紅色，說明廢渣中含有Fe₂O₃．

解答：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×

3

2

=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）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；
（3）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，
故答案為：K₂SO₄、Na₂SO₄；
（4）1.12L二氧化硫的物質的量為

1.12L

22.4L/mol

=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^-）；
（5）由工藝流程可知，廢渣的主要成分為Fe₂O₃，取少量廢渣，加入適量鹽酸溶解，再滴加KSCN溶液，若溶液被紅色，說明廢渣中含有Fe₂O₃，
故答案為：取少量廢渣，加入適量鹽酸溶解，再滴加KSCN溶液，若溶液被紅色，說明廢渣中含有Fe₂O₃．

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．（4）中注意先根據計算確定反應后溶液中溶質．