Question

【題目】明礬石的主要成分是K2SO4Al2（SO4）32Al2O36H2O，還含有雜質(zhì)Fe2O3 ． 利用明礬石來制取純凈的Al2O3、K2FeO4和H2SO4的工藝流程如圖所示．

請回答下列問題：
（1）焙燒爐中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Al2（SO4） 2Al2O3+6SO2↑+3O2↑，若生成102gAl2O3 ， 轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目為 ．
（2）生成沉淀I的離子方程式為 ， 沉淀II的化學(xué)式為 ．
（3）溶液經(jīng)加硫酸調(diào)節(jié)pH后，過濾，洗滌，可得沉淀I，證明沉淀I已洗滌干凈的實驗操作和現(xiàn)象是 ．
（4）寫出Cl2將沉淀Ⅱ氧化為K2FeO4的化學(xué)方程式： ．
（5）從濾液中得到K2SO4晶體的方法是 ．
（6）K2FeO4也可以鐵為電極，通過電解濃的KOH溶液來制取，寫出電解法制取K2FeO4的陽極反應(yīng)式： ．

Answer 1

【答案】
（1）3.612×1024或6NA
（2）AlO2﹣+H++H2O=Al（OH）3↓；Fe（OH）3
（3）取最后一次洗滌液少許于試管中，滴加BaCl2溶液，若無色白色沉淀生成，則已洗干凈
（4）2Fe（OH）3+3Cl2+10KOH=2K2FeO4+6KCl+8H2O
（5）蒸發(fā)結(jié)晶
（6）Fe+8OH﹣﹣6e﹣=FeO42﹣+4H2O
【解析】解：利用明礬石（主要成分是K2SO4Al2（SO4）32Al2O36H2O，此外還含有少量Fe2O3雜質(zhì)）制備Al2O3、K2FeO4和H2SO4的工藝流程：明礬脫水后主要成分是K2SO4Al2（SO4）32Al2O3 ， “焙燒”Al2（SO4）3中+6價降低為SO2中+4價，Al2（SO4）3是氧化劑，硫單質(zhì)為還原劑，發(fā)生2Al2（SO4）3+3S Al2O3+9SO2 ， 熟料溶解為氧化鋁與氫氧化鉀溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鉀，離子方程式為Al2O3+2OH﹣=2AlO2﹣+H2O，熟料溶解所得的溶液中含有K+、SO42﹣、AlO2﹣、OH﹣等，加硫酸調(diào)PH值，AlO2﹣轉(zhuǎn)化為Al（OH）3 ， 灼燒生成Al2O3 ， 母液中離子主要有K+、SO42﹣ ， 含有溶質(zhì)為K2SO4 ， 濾渣為Fe2O3 ， 加硫酸Fe2O3+3H2SO4=Fe2（SO4）3+3H2O，X為Fe2（SO4）3 ， 加氫氧化鉀Fe2（SO4）3+6KOH=2Fe（OH）3↓+3K2SO4 ， 通入氯氣：2Fe（OH）3+3Cl2+10KOH═2K2FeO4+6KCl+8H2O，制得K2FeO4 ， （1）102gAl2O3的物質(zhì)的量是1mol，即生成1molAl2O3時也生成3mol的二氧化硫，硫酸根離子中S元素的化合價為+6價，二氧化硫中的S元素的化合價為+4價，所以生成3mol的二氧化硫轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量是6mol，即3.612×1024或6NA ， 所以答案是：3.612×1024或6NA；（2）沉淀I是氫氧化鋁沉淀，明礬石經(jīng)過脫水、焙燒、與氫氧化鉀溶液反應(yīng)后得到的溶液中含有偏鋁酸根離子，加入硫酸生成氫氧化鋁沉淀，離子方程式為AlO2﹣+H++H2O=Al（OH）3↓，沉淀II與氯氣、氫氧化鉀溶液反應(yīng)生成高鐵酸鉀，所以沉淀II的化學(xué)式為 Fe（OH）3 ， 所以答案是：AlO2﹣+H++H2O=Al（OH）3↓；Fe（OH）3；（3）氫氧化鋁是偏鋁酸鉀溶液與硫酸溶液反應(yīng)的產(chǎn)物，所以氫氧化鋁沉淀中可能含有硫酸根離子，證明沉淀是否洗滌干凈即證明洗滌液中是否含有硫酸根離子，證明方法是取最后一次洗滌液少許于試管中，滴加BaCl2溶液，若無色白色沉淀生成，則已洗干凈，
所以答案是：取最后一次洗滌液少許于試管中，滴加BaCl2溶液，若無色白色沉淀生成，則已洗干凈；（4）沉淀II與氯氣、氫氧化鉀溶液反應(yīng)生成高鐵酸鉀，鐵元素化合價升高，氯元素的化合價降低成為氯離子，化學(xué)方程式為2Fe（OH）3+3Cl2+10KOH=2K2FeO4+6KCl+8H2O，
所以答案是：2Fe（OH）3+3Cl2+10KOH=2K2FeO4+6KCl+8H2O；（5）從硫酸鉀溶液中得到硫酸鉀晶體的方法是蒸發(fā)結(jié)晶，所以答案是：蒸發(fā)結(jié)晶；（6）以鐵為電極，電解濃的KOH溶液來制取K2FeO4 ， 陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，K2FeO4中鐵元素的化合價為+6價，所以鐵失6個電子與氫氧根離子結(jié)合生成FeO42﹣ ， 電極反應(yīng)式為Fe+8OH﹣﹣6e﹣=FeO42﹣+4H2O，
所以答案是：Fe+8OH﹣﹣6e﹣=FeO42﹣+4H2O．