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(2014•银川模拟)利用明矾石(主要成分是K2SO4•Al2(SO4)3•2Al2O3•6H2O,此外还含有少量Fe2O3杂质)制备Al2O3、K2FeO4和H2SO4的工艺流程如图甲:(1)“焙烧”过程中反应的化学方程式为2Al2(
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(2014•银川模拟)利用明矾石(主要成分是K2SO4•Al2(SO4)3•2Al2O3•6H2O,此外还含有少量Fe2O3杂质)制备Al2O3、K2FeO4和H2SO4的工艺流程如图甲:
(1)“焙烧”过程中反应的化学方程式为2Al2(SO4)3+3S
2Al2O3+9SO2,该反应中若生成102g Al2O3,转移的电子数目为______(用NA表示阿伏伽德罗常数).
(2)写出化学式:沉淀Ⅰ是______,沉淀Ⅱ是______.
(3)熟料溶解时反应的离子方程式为______.
(4)写出Cl2将沉淀Ⅱ氧化为K2FeO4的化学方程式:______.
(5)K2FeO4也可以铁为电极,通过电解浓的KOH溶液来制取,写出电解法制取K2FeO4的阳极反应式:______.
(6)该流程的废气中含有SO2,可利用图乙所示电解装置吸收SO2.写出装置内所发生反应的离子方程式
(1)“焙烧”过程中反应的化学方程式为2Al2(SO4)3+3S
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(2)写出化学式:沉淀Ⅰ是______,沉淀Ⅱ是______.
(3)熟料溶解时反应的离子方程式为______.
(4)写出Cl2将沉淀Ⅱ氧化为K2FeO4的化学方程式:______.
(5)K2FeO4也可以铁为电极,通过电解浓的KOH溶液来制取,写出电解法制取K2FeO4的阳极反应式:______.
(6)该流程的废气中含有SO2,可利用图乙所示电解装置吸收SO2.写出装置内所发生反应的离子方程式
SO2+2H2O+Cu2+
4H++SO42-+Cu
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SO2+2H2O+Cu2+
4H++SO42-+Cu
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▼优质解答
答案和解析
利用明矾石(主要成分是K2SO4•Al2(SO4)3•2Al2O3•6H2O,此外还含有少量Fe2O3杂质)制备Al2O3、K2FeO4和H2SO4的工艺流程:明矾脱水后主要成分是K2SO4•Al2(SO4)3•2Al2O3,“焙烧”Al2(SO4)3中+6价降低为SO2中+4价,Al2(SO4)3是氧化剂,硫单质为还原剂,发生2Al2(SO4)3+3S
2Al2O3+9SO2,熟料溶解为氧化铝与氢氧化钾溶液反应生成偏铝酸钾,离子方程式为Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O,熟料溶解所得的溶液中含有K+、SO42-、AlO2-、OH-等,加硫酸调PH值,AlO2-转化为Al(OH)3,灼烧生成Al2O3,母液中离子主要有K+、SO42-,含有溶质为K2SO4,滤渣为Fe2O3,加硫酸Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2O,
X为Fe2(SO4)3,加氢氧化钾Fe2(SO4)3+6KOH=2Fe(OH)3↓+3K2SO4,通入氯气:2Fe(OH)3+3Cl2+10KOH═2K2FeO4+6KCl+8H2O,制得K2FeO4;
(1)反应中硫元素化合价由Al2(SO4)3中+6价降低为SO2中+4价,反应中硫单质中硫元素化合价由0价升高为SO2中+4价,生成102gAl2O3的物质的量为n=
=
=1mol,需要硫的物质的量为1mol×
=1.5mol,转移电子的物质的量为1.5mol×4=6mol,转移电子数目为N=nNA=6mol×NAmol-1=6NA,
故答案为:6NA;
(2)分析流程结合氧化铝的性质可知,铝土矿中的氧化铝和氢氧化钠反应生成偏铝酸钠,氧化铁不和氢氧化钠溶液反应过滤得到滤渣为氧化铁,熟料溶解为氧化铝与氢氧化钾溶液反应生成偏铝酸钾,离子方程式为Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O,熟料溶解所得的溶液中含有K+、SO42-、AlO2-、OH-等,加硫酸调PH值,AlO2-转化为Al(OH)3,沉淀Ⅰ是Al(OH)3;滤渣为Fe2O3,加硫酸Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2O,X为Fe2(SO4)3,加氢氧化钾Fe2(SO4)3+6KOH=2Fe(OH)3↓+3K2SO4,沉淀Ⅱ是Fe(OH)3,
故答案为:Al(OH)3;Fe(OH)3;
(3)由工艺流程可知,熟料溶解为氧化铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠,离子方程式为Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O,
故答案为:Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O;
(4)沉淀Ⅱ是Fe(OH)3,氯气将+3价的铁氧化成+6价,自身被还原成-1价,发生反应为:2Fe(OH)3+3Cl2+10 KOH═2K2FeO4+6KCl+8H2O,
故答案为:2Fe(OH)3+3Cl2+10KOH═2K2FeO4+6KCl+8H2O;
(5)阳极是铁失电子在碱性溶液中发生氧化反应生成FeO42-;电极反应为:Fe+8OHˉ-6eˉ=FeO42-+4H2O,
故答案为:Fe+8OH--6e-=FeO42-+4H2O;
(6)电解时阳极发生反应生成SO42-,阴极Cu2+得到电子生成Cu,装置内所发生反应的离子方程式为:SO2+2H2O+Cu2+
4H++SO42-+Cu,
故答案为:SO2+2H2O+Cu2+
4H++SO42-+Cu;
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X为Fe2(SO4)3,加氢氧化钾Fe2(SO4)3+6KOH=2Fe(OH)3↓+3K2SO4,通入氯气:2Fe(OH)3+3Cl2+10KOH═2K2FeO4+6KCl+8H2O,制得K2FeO4;
(1)反应中硫元素化合价由Al2(SO4)3中+6价降低为SO2中+4价,反应中硫单质中硫元素化合价由0价升高为SO2中+4价,生成102gAl2O3的物质的量为n=
m |
M |
102g |
102g/mol |
3 |
2 |
故答案为:6NA;
(2)分析流程结合氧化铝的性质可知,铝土矿中的氧化铝和氢氧化钠反应生成偏铝酸钠,氧化铁不和氢氧化钠溶液反应过滤得到滤渣为氧化铁,熟料溶解为氧化铝与氢氧化钾溶液反应生成偏铝酸钾,离子方程式为Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O,熟料溶解所得的溶液中含有K+、SO42-、AlO2-、OH-等,加硫酸调PH值,AlO2-转化为Al(OH)3,沉淀Ⅰ是Al(OH)3;滤渣为Fe2O3,加硫酸Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2O,X为Fe2(SO4)3,加氢氧化钾Fe2(SO4)3+6KOH=2Fe(OH)3↓+3K2SO4,沉淀Ⅱ是Fe(OH)3,
故答案为:Al(OH)3;Fe(OH)3;
(3)由工艺流程可知,熟料溶解为氧化铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠,离子方程式为Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O,
故答案为:Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O;
(4)沉淀Ⅱ是Fe(OH)3,氯气将+3价的铁氧化成+6价,自身被还原成-1价,发生反应为:2Fe(OH)3+3Cl2+10 KOH═2K2FeO4+6KCl+8H2O,
故答案为:2Fe(OH)3+3Cl2+10KOH═2K2FeO4+6KCl+8H2O;
(5)阳极是铁失电子在碱性溶液中发生氧化反应生成FeO42-;电极反应为:Fe+8OHˉ-6eˉ=FeO42-+4H2O,
故答案为:Fe+8OH--6e-=FeO42-+4H2O;
(6)电解时阳极发生反应生成SO42-,阴极Cu2+得到电子生成Cu,装置内所发生反应的离子方程式为:SO2+2H2O+Cu2+
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故答案为:SO2+2H2O+Cu2+
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