Question

【題目】明礬石經(jīng)處理后得到明礬[KAl(SO4)2·12H2O]。從明礬制備Al、K2SO4和H2SO4的工藝流程如下所示：

焙燒明礬的化學(xué)方程式為：4KAl(SO4)2·12H2O＋3S=2K2SO4＋2Al2O3＋9SO2↑＋48H2O

請回答下列問題：

（1）在焙燒明礬的反應(yīng)中，氧化劑是________，氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為_________

（2）從水浸后的濾液中得到K2SO4晶體的方法是____；產(chǎn)物K2SO4中K元素的鑒定操作過程是____。

（3）向明礬溶液中逐滴加入Ba(OH)2溶液至SO42-恰好沉淀完全的離子反應(yīng)方程式為____。

（4）焙燒產(chǎn)生的SO2可用于制硫酸。已知25℃、l0lkPa時(shí)：

①2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g) △H1=－197kJ·mol－1

②H2O(g)=H2O(l) △H2=－44kJ·mol－1

③2SO2(g)＋O2(g)＋2H2O(g)=2H2SO4(l) △H3=－545kJ·mol－1

則SO3（g）與H2O（1）反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是__________________________。

（5）假設(shè)整個(gè)過程中沒有物質(zhì)損失，理論上三種最終產(chǎn)物K2SO4，Al和H2SO4的物質(zhì)的量之比為___________.

Answer 1

【答案】 KAl(SO4)2·12H2O 1∶1 蒸發(fā)結(jié)晶 用潔凈的鉑絲（或鐵絲）蘸取待測溶液，到酒精燈火焰上灼燒，透過藍(lán)色鈷玻璃觀察到火焰呈紫色即證明應(yīng)有鉀離子 Al3++2 SO42-+2Ba2++4OH-=AlO2-+2BaSO4↓+2H2O SO3(g)+ H2O(l)=H2SO4(l)，△H=-130kJ/mol 2:4:9

【解析】（1）根據(jù)焙燒的反應(yīng)：4KAl(SO4)2·12H2O＋3S=2K2SO4＋2Al2O3＋9SO2↑＋48H2O，反應(yīng)前明礬中的8個(gè)+6價(jià)的S，反應(yīng)后有2個(gè)在硫酸鉀的+6價(jià)中，有6個(gè)轉(zhuǎn)化為+4價(jià)的SO2；反應(yīng)前3個(gè)0價(jià)單質(zhì)S，反應(yīng)后轉(zhuǎn)化為3個(gè)轉(zhuǎn)化為+4價(jià)的SO2；所以氧化劑為明礬，即KAl(SO4)2·12H2O；反應(yīng)中明礬里有6個(gè)+6價(jià)S化合價(jià)降低，所以氧化劑為3個(gè)KAl(SO4)2·12H2O；有3個(gè)0價(jià)S化合價(jià)升高，還原劑為3個(gè)S，由上氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為1:1。

（2）從濾液中得到硫酸鉀，即從溶液中得到固體溶質(zhì)的方法應(yīng)該是蒸發(fā)結(jié)晶。產(chǎn)物K2SO4中K元素的鑒定操作過程是，實(shí)際就是K+的檢驗(yàn)過程，應(yīng)該采用焰色反應(yīng)進(jìn)行鑒別，方法是：用潔凈的鉑絲（或鐵絲）蘸取待測溶液，到酒精燈火焰上灼燒，透過藍(lán)色鈷玻璃觀察到火焰呈紫色即證明應(yīng)有鉀離子。

（3）向明礬溶液中逐滴加入Ba(OH)2溶液至SO42-恰好沉淀完全，則明礬和氫氧化鋇應(yīng)該的反應(yīng)比例是1:2，此時(shí)加入的Al3+和OH-的物質(zhì)的量之比為1:4，所以轉(zhuǎn)化為偏鋁酸根離子，方程式為：Al3++2 SO42-+2Ba2++4OH-=AlO2-+2BaSO4↓+2H2O。

（4）將反應(yīng)進(jìn)行如下計(jì)算：①×()+②×()+③×()得到：SO3(g)+ H2O(l)=H2SO4(l)，△H=-130kJ/mol。

（5）根據(jù)反應(yīng)：4KAl(SO4)2·12H2O＋3S=2K2SO4＋2Al2O3＋9SO2↑＋48H2O，生成2mol K2SO4的同時(shí)應(yīng)該得到2mol Al2O3和9molSO2，2mol Al2O3轉(zhuǎn)化為4mol單質(zhì)Al，9molSO2轉(zhuǎn)化為9molH2SO4。所以理論上三種最終產(chǎn)物K2SO4，Al和H2SO4的物質(zhì)的量之比為2:4:9。