Question

8．铝及其化合物用途广泛，工业上可以将明矾石经处理后得到明矾[KAl（SO₄）₂•12H₂O]，再将明矾焙烧后制得Al₂O₃等物质，进一步处理后还可以得到Al．已知焙烧明矾的化学方程式为（未配平）：
4KAl（SO₄）₂•12H₂O+3 S=2 K₂SO₄+2 Al₂O₃+9 SO₂↑+48 H₂O
请回答：
（1）在焙烧明矾的反应中，生成物中属于强电解质的是K₂SO₄、Al₂O₃．（填化学式）
（2）配平焙烧明矾的化学反应方程式4KAl（SO₄）₂•12H₂O+3 S=2 K₂SO₄+2 Al₂O₃+9 SO₂↑+48 H₂O
（3）在焙烧明矾的反应中，氧化产物和还原产物的质量之比是1：2．
（4）焙烧明矾时产生的SO₂可综合利用来制硫酸．
已知25℃、101kPa时：
2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H₁=-197kJ/mol
2H₂O （g）=2H₂O（1）△H₂=-44kJ/mol
2SO₂（g）+O₂（g）+2H₂O（g）=2H₂SO₄（l）△H₃=-545kJ/mol
SO₃ （g）与H₂O（l）反应生成H₂SO₄（l）的热化学方程式是：SO₃（g）+H₂O（l）=H₂SO₄（l）△H=-152kJ•mol^-1．
（5）以Al和NiO（OH）为电极，NaOH溶液为电解液可以组成一种新型电池，放电时NiO（OH）转化为Ni（OH）₂．该电池的负极反应式Al-3e^-+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O．

Answer 1

分析 （1）强电解质是能够完全电离的电解质，包括强酸、强碱、大多数盐、活泼金属氧化物；
（2）在该反应中硫酸根中的部分硫元素从+6价降为+4价，硫单质中硫从0价升为+4价，根据化合价升降法结合元素守恒可配平该氧化还原反应；
（3）反应中所含元素化合价降低为氧化剂，氧化剂对应产物为还原产物；反应中所含元素化合价升高为还原剂，还原剂对应产物为氧化产物，据此计算解答；
（4）①2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H₁=-197kJ/mol
②2H₂O （g）=2H₂O（1）△H₂=-44kJ/mol
③2SO₂（g）+O₂（g）+2H₂O（g）=2H₂SO₄（l）△H₃=-545kJ/mol，
依据盖斯定律：③-①-2×②计算；
（5）以Al的单质和NiO（OH）为电极，NaOH溶液为电解液组成一种新型电池，放电时NiO（OH）转化为Ni（OH）₂，Al在负极失去电子，发生氧化反应，碱性条件下生成偏铝酸钠．

解答 解：（1）焙烧明矾的反应中，生成产物有：硫酸钾、氧化铝能够完全电离，二者属于强电解质；二氧化硫属于非电解质；水只能部分电离属于弱电解质；
故答案为：K₂SO₄、Al₂O₃；
（2）在该反应中硫酸根中的部分硫元素从+6价降为+4价，硫单质中硫从0价升为+4价，根据化合价升降法结合元素守恒可知，该氧化还原反应为4kAl（SO₄）₂﹒12H₂O+3S$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2k₂SO₄+2Al₂O₃+9SO₂+48H₂O；
故答案为：4，3，2，2，9，48；
（3）4KAl（SO₄）₂•12H₂O+3S$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2J₂SO₄+2Al₂O₃+9SO₂↑+48H₂O，该反应中，S元素的化合价由0价和+6价变为+4价，3mol硫单质化合价升高，为还原剂，对应生成3mol二氧化硫分子，4molKAl（SO₄）₂•12H₂O中共含有8mol硫酸根离子，其中有6mol硫酸根离子中的硫化合价降为+4价，做氧化剂，对应生成6mol还原产物二氧化硫，所以氧化产物和还原产物的物质的量之比是：3：6=1：2，质量之比=1×M（SO₂）：2×M（SO₂）=1：2；
故答案为：1：2；
（4）①2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H₁=-197kJ/mol
②2H₂O （g）=2H₂O（1）△H₂=-44kJ/mol
③2SO₂（g）+O₂（g）+2H₂O（g）=2H₂SO₄（l）△H₃=-545kJ/mol，
依据盖斯定律：目标方程式可以由：③-①-2×②得到，2SO₃（g）+2H₂O（l）=2H₂SO₄（l）△H=-304KJ/mol，即反应的热化学方程式为：SO₃（g）+H₂O（l）=H₂SO₄（l）△H=-152KJ/mol，
故答案为：SO₃（g）+H₂O（l）=H₂SO₄（l）△H=-152KJ/mol；
（5）以Al的单质和NiO（OH）为电极，NaOH溶液为电解液组成一种新型电池，放电时NiO（OH）转化为Ni（OH）₂，Al在负极失去电子，发生氧化反应，碱性条件下生成偏铝酸钠，电极反应式：Al-3e^-+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
故答案为：Al-3e^-+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O．

点评 本题考查了氧化还原反应概念分析判断，热化学方程式和盖斯定律的计算，原电池反应的方程式的书写，题目难度中等，侧重考查学生分析、计算能力．