Question

（2013?四川）明礬石經處理后得到明礬[KAl（SO₄）₂?12H₂O]．從明礬制備Al、K₂SO₄、和H₂SO₄的工藝過程如圖1所示：焙燒明礬的化學方程式為：4KAl（SO₄）₂?12H₂O+3S═2K₂SO₄+2Al₂O₃+9SO₂+48H₂O

請回答下列問題：
（1）在焙燒明礬的反應中，還原劑是

S

．
（2）從水浸后的濾液中得到K₂SO₄晶體的方法是

蒸發(fā)結晶

．
（3）Al₂O₃在一定條件下可制得AlN，其晶體結構如圖2所示，該晶體中Al的配位數是

4

．
（4）以Al和NiO（OH）為電極，NaOH溶液為電解液組成一種新型電池，放電時NiO（OH）轉化為Ni（OH）₂，該電池反應的化學方程式是

Al+3NiO（OH）+NaOH+H₂O=NaAlO₂+3Ni（OH）₂

．
（5）焙燒產生的SO₂可用于制硫酸．已知25℃、101kPa時：
2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H₁=-197kJ/mol；
H₂O（g）?H₂O（l）△H₂=-44kJ/mol；
2SO₂（g）+O₂（g）+2H₂O（g）═2H₂SO₄△H₃=-545kJ/mol．
則SO₃（g）與H₂O（l）反應的熱化學方程式是

①SO₃（g）+H₂O（l）=H₂SO₄（l）△H=-130KJ/mol

．
焙燒948t明礬（M=474g/mol），若SO₂的利用率為96%，可產生質量分數為98%的硫酸

②432

t．

Answer 1

分析：（1）依據化學方程式中元素化合價變化分析判斷，元素化合價升高的做還原劑發(fā)生氧化反應；
（2）從水浸后的濾液中得到K₂SO₄晶體的方法是利用硫酸鉀溶解度隨溫度變化，可以利用蒸發(fā)溶劑方法結晶析出；
（3）配位化合物中直接和中心原子（或離子）相聯(lián)系的配位原子的數目；
（4）以Al和NiO（OH）為電極，鋁做原電池 負極失電子發(fā)生氧化反應，NiO（OH）得到電子發(fā)生還原反應，結合原子守恒和電子守恒寫出反應化學方程式；
（5）①依據熱化學方程式和蓋斯定律計算得到；
②依據硫元素守恒計算得到；

解答：解；（1）4KAl（SO₄）₂?12H₂O+3S═2K₂SO₄+2Al₂O₃+9SO₂+48H₂O反應硫單質中硫元素化合價升高為+4價．硫酸根離子中硫元素化合價從+6價變化為+4價，復印紙還原劑是硫單質；
故答案為：S；
（2）從水浸后的濾液中得到K₂SO₄晶體的方法是利用硫酸鉀溶解度隨溫度變化不大，可以利用蒸發(fā)溶劑方法結晶析出晶體；
故答案為：蒸發(fā)結晶；
（3）依據晶體晶胞結構分析，結合配位數含義可知，鎂個鋁原子和四個單原子相連，所以鋁原子的配位數為4；
故答案為：4；
（4）以Al和NiO（OH）為電極，NaOH溶液為電解液組成一種新型電池，放電時NiO（OH）轉化為Ni（OH）₂，鋁做負極失電子在氫氧化鈉溶液中生成偏鋁酸鈉，反應的化學方程式為：
Al+3NiO（OH）+NaOH+H₂O=NaAlO₂+3Ni（OH）₂ ；
故答案為：Al+3NiO（OH）+NaOH+H₂O=NaAlO₂+3Ni（OH）₂；
（5）①2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H₁=-197kJ/mol；Ⅰ
H₂O（g）?H₂O（l）△H₂=-44kJ/mol；Ⅱ
2SO₂（g）+O₂（g）+2H₂O（g）═2H₂SO₄（l）△H₃=-545kJ/mol．Ⅲ
依據蓋斯定律Ⅲ-Ⅰ-2×Ⅱ得到：2SO₃（g）+2H₂O（l）=2H₂SO₄（l）△H=-260KJ/mol；
即反應的熱化學方程式為：SO₃（g）+H₂O（l）=H₂SO₄（l）△H=-130KJ/mol；
故答案為：SO₃（g）+H₂O（l）=H₂SO₄（l）△H=-130KJ/mol；
②948 t明礬生成SO₂物質的量為4500mol 故生成硫酸的質量m=4500×0.96×98÷0.98=432000Kg=432t．
故答案為：432t；

點評：本題考查了氧化還原反應概念分析判斷，晶體結構的理解分析，原電池反應的實質應用，熱化學方程式和蓋斯定律的計算，元素守恒的計算應用，題目難度中等．