Question

（14分）明礬石的主要成分是K₂SO₄·Al₂(SO₄)₃·2Al₂O₃·6H₂O，還含有雜質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)生反應的化學方程式為2Al₂(SO₄)2Al₂O₃+6SO₂↑+3O₂↑，若生成102gAl₂O₃，轉移的電子數目為                    .
（2）生成沉淀I的離子方程式為         ，沉淀II的化學式為               。
（3）溶液經加硫酸調節(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象是             。
（4）寫出Cl₂將沉淀Ⅱ氧化為K₂FeO₄的化學方程式：           。
（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
陽極反應式：                    .

Answer 1

（每空2分，共14分）
（1）3.612×10²⁴或6N_A
（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)結晶
（6）Fe+8OH^－－6e^-＝FeO₄^2-+4H₂O

試題分析：（1）102gAl₂O₃的物質的量是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的二氧化硫轉移電子的物質的量是6mol，即3.612×10²⁴或6N_A；
（2）沉淀I是氫氧化鋁沉淀，明礬石經過脫水、焙燒、與氫氧化鉀溶液反應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、氫氧化鉀溶液反應生成高鐵酸鉀，所以沉淀II的化學式為 Fe(OH)₃；
（3）氫氧化鋁是偏鋁酸鉀溶液與硫酸溶液反應的產物，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。
（4）沉淀II與氯氣、氫氧化鉀溶液反應生成高鐵酸鉀，鐵元素化合價升高，氯元素的化合價降低成為氯離子，化學方程式為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，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合生成FeO₄^2-，電極反應式為Fe+8OH^－－6e^-＝FeO₄^2-+4H₂O。