Question

明礬石的主要成分是K₂SO₄?Al₂（SO₄）₃?2Al₂O₃?6H₂O及少量氧化鐵．利用明礬石制備K₂SO₄的工藝流程如下所示：

（1）焙燒爐中發(fā)生如下反應(yīng)，請在方程式中表示出電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目：
2Al₂（SO₄）₃+3S

高溫  .

2Al₂O₃+9SO₂↑
（2）步驟②涉及Al₂O₃的離子方程式為

 

．
（3）步驟③調(diào)pH生成Al（OH）₃的離子方程式為

 

；不能用CO₂來調(diào)pH，理由是

 

．
（4）步驟④的主要操作步驟是

 

、過濾、洗滌和干燥．
（5）爐氣回收可做多種用途，請舉一例：

 

．

Answer 1

考點：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用,制備實驗方案的設(shè)計

專題：實驗設(shè)計題

分析：由流程可知，明礬石和硫磺在焙燒爐中反應(yīng)生成Al₂O₃和SO₂，生成的熟料中含有Al₂O₃和少量氧化鐵，加入KOH溶液，氫氧化鈉與氧化鋁反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和水，反應(yīng)的離子方程式為Al₂O₃+2OH^-=2AlO₂^-+H₂O，所得溶液調(diào)節(jié)溶液pH，可生成Al（OH）₃，濾液中主要含有K₂SO₄，經(jīng)蒸發(fā)結(jié)晶、過濾、洗滌和干燥，可得到硫酸鉀晶體，以此解答該題．

解答： 解：由流程可知，明礬石和硫磺在焙燒爐中反應(yīng)生成Al₂O₃和SO₂，生成的熟料中含有Al₂O₃和少量氧化鐵，加入KOH溶液，氫氧化鈉與氧化鋁反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和水，反應(yīng)的離子方程式為Al₂O₃+2OH^-=2AlO₂^-+H₂O，所得溶液調(diào)節(jié)溶液pH，可生成Al（OH）₃，濾液中主要含有K₂SO₄，經(jīng)蒸發(fā)結(jié)晶、過濾、洗滌和干燥，可得到硫酸鉀晶體，
（1）2Al₂（SO₄）₃+3S

高溫  .

2Al₂O₃+9SO₂↑中，只有S元素化合價發(fā)生改變，化合價分別由+6價、0價變化為+4價，電子轉(zhuǎn)移方向和數(shù)目可表示為，
故答案為：；
（2）步驟②涉及Al₂O₃與KOH的反應(yīng)，反應(yīng)的離子方程式為Al₂O₃+2OH^-=2AlO₂^-+H₂O，故答案為：Al₂O₃+2OH^-=2AlO₂^-+H₂O；
（3）步驟③調(diào)pH，應(yīng)加入酸，發(fā)生AlO₂^-+H₂O+H⁺=Al（OH）₃↓，生成Al（OH）₃，不能用CO₂來調(diào)pH，否則，最后制得的硫酸鉀晶體中會含有碳酸鉀、碳酸氫鉀等雜質(zhì)，
故答案為：AlO₂^-+H₂O+H⁺=Al（OH）₃↓；最后制得的硫酸鉀晶體中會含有碳酸鉀、碳酸氫鉀等雜質(zhì)；
（4）步驟④目的是得到硫酸鉀晶體，可經(jīng)蒸發(fā)結(jié)晶、過濾、洗滌和干燥得到，故答案為：蒸發(fā)結(jié)晶；
（5）爐氣的主要成分為二氧化硫，可用于工業(yè)生產(chǎn)硫酸的原料，也可用作還原劑與其它氧化劑反應(yīng)制備所需物質(zhì)等，
故答案為：可用于工業(yè)生產(chǎn)硫酸的原料，也可用作還原劑與其它氧化劑反應(yīng)制備所需物質(zhì)等．

點評：本題考查物質(zhì)的制備、分離等知識，側(cè)重于學(xué)生的分析能力和實驗?zāi)芰Φ目疾�，為高考常見題型，難度中等，注意把握物質(zhì)的相關(guān)性質(zhì)．