Question

(9分)明矾石的主要成分是K₂SO₄·Al₂(SO₄)₃·2Al₂O₃·6H₂O，还含有少量Fe₂O₃杂质。利用明矾石制备氢氧化铝的流程如下：

(1)焙烧炉中发生反应的化学方程式为2Al₂(SO₄)₃+3S2Al₂O₃+9SO₂，该反应的氧化剂是_______，若生成1 mol Al₂O₃，则转移的电子数为_______。
(2)将标况下1.12L炉气通入100mL 0.5/L NaOH溶液中，得到一种酸性溶液，则该溶液中各种离子浓度由大到小的排列顺序为_______________  _______。
(3)熟料溶解时反应的离子方程式为___________________________________。
(4)检验废渣中含有Fe₂O₃所需的试剂是____________。
(5)母液中溶质主要成分的化学式为__________，溶液调节pH后经过滤、洗涤可得Al(OH)₃沉淀，证明沉淀已洗涤干净的实验操作和现象是_________________________。

Answer 1

(1)Al₂(SO₄)₃(1分)     3.612x10²⁴(1分)        (2)c(Na⁺)>c(HSO₃^－)>c(H⁺)>c(SO₃^2－)>c(OH^－)(1分)
(3)Al₂O₃+2OH^－=2AlO₂^－+H₂O(2分)           (4)稀盐酸、硫氰化钾溶液(其他合理答案均可)(1分)
(5)K₂SO₄、Na₂SO₄(2分)   取最后的洗涤液于试管中，滴加BaCl₂溶液，若无白色沉淀生成则已洗涤干净。(1分)

解析试题分析：（1）根据反应的方程式可知，单质S的化合价从0价升高到+4价，失去4个电子，作还原剂。硫酸铝中硫元素的化合价从+6价降低到+4价，得到2个电子，作氧化剂。根据方程式可知，生成1 mol Al₂O₃，则转移的电子物质的量是3×4mol÷2=6mol，个数是3.612x10²⁴。
（2）炉气是SO₂，物质的量是0.05mol，而氢氧化钠是0.05mol，所以二者恰好反应生成0.05molNaHSO₃。溶液显酸性，说明水解程度大于电离程度，因此溶液中离子难度大小顺序是c(Na⁺)>c(HSO₃^－)>c(H⁺)>c(SO₃^2－)>c(OH^－)。
（3）氧化铝是两性氧化物，和氢氧化钠溶液反应的方程式是Al₂O₃+2OH^－=2AlO₂^－+H₂O。
（4）氧化铁不能直接检验，应该溶于酸中生成铁盐后，通过检验铁离子来判断，因此需要的试剂是稀盐酸、硫氰化钾溶液。
（5）母液中的主要溶质是硫酸盐，根据明矾石中的阳离子以及后来加入的氢氧化钠溶液可知，硫酸盐是K₂SO₄、Na₂SO₄。沉淀表面有吸附的SO₄^2－，所以可以通过检验SO₄^2－来判断。即取最后的洗涤液于试管中，滴加BaCl₂溶液，若无白色沉淀生成则已洗涤干净。
考点：考查氧化还原反应的有关计算和判断、溶液中离子浓度大小比较、物质的检验等
点评：该题以工业上制备氢氧化铝的流程图未载体，全面考查了学生对基础知识的掌握的程度、原理的理解。重点考查实验基本操作的规范性和准确及灵活运用知识的能力，该题属于中等难度的试题。