Question

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的工藝過程如圖所示：

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，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K₂S0₄晶體的方法是

 

．產(chǎn)物K₂SO₄中K元素的鑒定操作方法是

 

．
（3）向明礬溶液中逐滴加入Ba（OH）₂溶液至SO^2-₄恰好沉淀完全的離子反應方程式為

 

．
（4）焙燒產(chǎn)生的SO₂可用于制硫酸．已知25℃、l0lkPa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（1）反應的熱化學方程式是

 

．
（5）假設整個過程中沒有物質(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

考點：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應用,熱化學方程式

專題：實驗設計題

分析：（1）依據(jù)化學方程式中元素化合價變化分析判斷，元素化合價降低的做氧化劑，元素化合價升高的做還原劑；
（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(jié)晶析出；鉀離子焰色反應呈紫色；
（3）假設SO₄^2-的物質(zhì)的量為2mol，判斷完全反應需要其它離子的物質(zhì)的量，進而書寫反應的離子方程式；
（4）依據(jù)熱化學方程式和蓋斯定律計算得到；
（5）Al₂O₃電解得到鋁單質(zhì)，二氧化硫氧化后全部反應得到硫酸．

解答： 解：（1）4KAl（SO₄）₂?12H₂O+3S═2K₂SO₄+2Al₂O₃+9SO₂+48H₂O反應硫單質(zhì)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(zhì)，氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為6：3=2：1，故答案為：KAl（SO₄）₂?12H₂O；2：1；
（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(jié)晶析出晶體；鉀離子焰色反應呈紫色，需要透過藍色鈷玻璃觀察，故答案為：蒸發(fā)結(jié)晶；用鹽酸洗過鉑絲后，用火燒干后用鉑絲蘸取待測溶液，到酒精燈火焰上灼燒，透過藍色鈷玻璃觀察顏色，觀察到紫色即證明有鉀離子；
（3）假設SO₄^2-的物質(zhì)的量為2mol，則明礬溶液中含有2mol SO₄^2-，1molAl³⁺，向明礬溶液中逐滴加入Ba（OH）₂溶液至SO₄^2-剛好沉淀完全時，需要2molBa（OH）₂，即加入的Ba²⁺為2mol，OH^-為4mol，生成2molBaSO₄，1molAl³⁺與4molOH^-反應生成1molAlO₂^-，反應的離子方程式為Al³⁺+2SO₄^2-+2Ba²⁺+4OH^-═2BaSO₄↓+AlO₂^-+2H₂O，
故答案為：Al³⁺+2SO₄^2-+2Ba²⁺+4OH^-═2BaSO₄↓+AlO₂^-+2H₂O；
（4）2SO₂（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(jù)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；
（5）根據(jù)方程式4KAl（SO₄）₂?12H₂O+3S═2K₂SO₄+2Al₂O₃+9SO₂+48H₂O，Al₂O₃電解得到鋁單質(zhì)，二氧化硫氧化后全部反應得到硫酸．可知最終產(chǎn)物K₂SO₄，Al和H₂SO₄的物質(zhì)的量之比為2：4：9，故答案為：2：4：9．

點評：本題考查了氧化還原反應概念分析判斷，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，注意與量有關(guān)的離子方程式的書寫方法．