Question

6．利用明矾石（主要成分：K₂SO₄•Al₂（SO₄）₃•2Al₂O₃•6H₂O，少量杂质Fe₂O₃）制备氢氧化铝的流程如图所示：

 （1）焙烧炉中反应为：2Al₂（SO₄）₃+3S═2Al₂O₃+9SO₂； 该反应的氧化剂及被氧化的元素分别是：Al₂（SO₄）₃；若生成1mol Al₂O₃，则转移电子数是3.612×10²⁴个；
（2）熟料溶解时的离子方程式：Al₂O₃+2OH^-=2AlO₂^-+H₂O．
（3）检验废渣中含有Fe₂O₃所需的试剂：HCl、KSCN．所观察到的现象为溶液显血红色
（4）母液中溶质的主要成分的化学式为：K₂SO₄、Na₂SO₄；溶液调节pH后经过滤、洗涤可得Al（OH）₃沉淀，证明沉淀洗涤干净的实验操作和现象是：取最后一次的洗涤液于试管中，加入BaCl₂溶液，无白色沉淀产生，证明洗涤干净．

Answer 1

分析 由制备流程可知，明矾石脱水后，在焙烧炉中发生反应的化学方程式为2Al₂（SO₄）₃+3S$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Al₂O₃+9SO₂，得到的炉气主要为SO₂，熟料中含K₂SO₄、Al₂O₃及少量的Fe₂O₃，然后加NaOH、H₂O溶解时，发生Al₂O₃+2OH^-=2AlO₂^-+H₂O，废渣中含Fe₂O₃，溶液中含K₂SO₄、NaAlO₂、Na₂SO₄，最后加硫酸条件pH，AlO₂^-转化为Al（OH）₃，母液中离子主要有K⁺、Na⁺、SO₄^2-，含有溶质为K₂SO₄、Na₂SO₄，以此来解答．

解答 解：由制备流程可知，明矾石脱水后，在焙烧炉中发生反应的化学方程式为2Al₂（SO₄）₃+3S$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Al₂O₃+9SO₂，得到的炉气主要为SO₂，熟料中含K₂SO₄、Al₂O₃及少量的Fe₂O₃，然后加NaOH、H₂O溶解时，发生Al₂O₃+2OH^-=2AlO₂^-+H₂O，废渣中含Fe₂O₃，溶液中含K₂SO₄、NaAlO₂、Na₂SO₄，最后加硫酸条件pH，AlO₂^-转化为Al（OH）₃，母液中离子主要有K⁺、Na⁺、SO₄^2-，含有溶质为K₂SO₄、Na₂SO₄，
（1）反应中Al₂（SO₄）₃→SO₂，硫元素化合价由+6价降低为+4价，故Al₂（SO₄）₃是氧化剂，反应中硫单质中硫元素化合价由0价升高为SO₂中+4价，硫单质为还原剂，生成1molAl₂O₃需要硫的物质的量为1mol×$\frac{3}{2}$=1.5mol，转移电子的物质的量为1.5mol×4=6mol，转移电子数目为6mol×6.02×10²³mol^-1=3.612×10²⁴，
故答案为：Al₂（SO₄）₃；3.612×10²⁴；
（2）由工艺流程可知，熟料溶解为氧化铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠，离子方程式为Al₂O₃+2OH^-=2AlO₂^-+H₂O，
故答案为：Al₂O₃+2OH^-=2AlO₂^-+H₂O；
（3）因含铁离子的溶液加KSCN溶液变为血红色可检验铁离子，选择HCl溶解固体，KSCN检验铁离子，则检验废渣中含有Fe₂O₃所需的试剂为HCl、KSCN，
故答案为：HCl、KSCN；溶液显血红色；
（4）由上述分析可知，加硫酸调pH值时，AlO₂^-转化为Al（OH）₃，母液中离子主要有K⁺、Na⁺、SO₄^2-，含有溶质为K₂SO₄、Na₂SO₄；沉淀洗涤干净则表面不含硫酸根离子，沉淀洗涤干净的实验操作和现象是取最后一次的洗涤液于试管中，加入BaCl₂溶液，无白色沉淀产生，证明洗涤干净，
故答案为：K₂SO₄、Na₂SO₄；取最后一次的洗涤液于试管中，加入BaCl₂溶液，无白色沉淀产生，证明洗涤干净．

点评 本题考查制备实验方案的设计，为高频考点，把握制备流程中的反应、混合物分离提纯方法为解答的关键，注意离子反应、氧化还原反应及离子检验的综合应用，侧重分析、实验能力的考查，题目难度中等．