Question

【題目】從明礬[KAl(SO4)2·12H2O]制備Al、K2SO4和H2SO4的流程如下：

已知：明礬焙燒的化學(xué)方程式為：4[KAl(SO4)2·12H2O] + 3S＝2K2SO4+ 2Al2O3 + 9SO2↑+ 48H2O

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

（1）在焙燒明礬的反應(yīng)中，氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為： 。

（2）步驟②中，為提高浸出率，可采取的措施有_____________。

A．粉碎固體混合物

B．降低溫度

C．不斷攪拌

D．縮短浸泡時(shí)間

（3）明礬焙燒完全后，從步驟②的濾液中得到K2SO4晶體的方法是 。

（4）步驟③電解的化學(xué)方程式是 ，電解池的電極是用碳素材料做成，電解過(guò)程中，陽(yáng)極材料需要定期更換，原因是： 。

（5）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(shí)NiO(OH)

轉(zhuǎn)化為Ni(OH)2，則該電池的正極電極反應(yīng)式是 。

（6）焙燒a噸明礬（摩爾質(zhì)量為b g/mol），若SO2的轉(zhuǎn)化率為96%，可生產(chǎn)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98％的H2SO4質(zhì)量為 噸(列出計(jì)算表達(dá)式)。

Answer 1

【答案】（1）1:2 （2）AC（3）蒸發(fā)結(jié)晶（4）

陽(yáng)極中碳被氧化成CO2（CO）（5）NiO(OH)+H2O＋e－＝Ni(OH)2＋OH－

（6）或

【解析】

試題（1）明礬的焙燒已經(jīng)給出了方程式，因此本題主要是考查氧化還原反應(yīng)的特征。該方程式中發(fā)生化合價(jià)變化的只有S元素，明礬中的S元素一部分發(fā)生化合價(jià)降低，而S單質(zhì)的化合價(jià)升高，因此反應(yīng)中的氧化劑是明礬（KAl(SO4)2·12H2O），還原劑是單質(zhì)S。

（2）步驟②是水浸明礬焙燒后的固體混合物，因此要提高浸出率，往往需要增大接觸面積、充分溶解；因此粉碎固體混合物、不斷攪拌都是可行的。

（3）焙燒后的固體混合物是K2SO4和Al2O3，水浸后的溶液則是易溶于水的K2SO4溶液，所以要從單一組分的溶液中得到改溶質(zhì)，可以直接蒸發(fā)結(jié)晶。

（4）氧化鋁電解制備鋁單質(zhì)，該反應(yīng)方程式為；在電解反應(yīng)中陰極還原得到單質(zhì)鋁，陽(yáng)極得到O2，由于陽(yáng)極電極材料是C單質(zhì)，所以在高溫環(huán)境下，碳素材料會(huì)被氧氣氧化為CO或CO2，從而導(dǎo)致陽(yáng)極碳素電極受損，要定期更換。

（5）以Al和NiO(OH)為電極構(gòu)成的堿性電池，首先判斷出單質(zhì)Al做負(fù)極，NiO(OH)為正極；因此放電時(shí)正極得到電子被還原，從Ni的化合價(jià)變化可以得出得失電子數(shù)目，所以充分運(yùn)用電荷守恒、原子守恒，再結(jié)合反應(yīng)環(huán)境可以的該正極的反應(yīng)式為NiO(OH)+H2O＋e－＝Ni(OH)2＋OH－。

（6）計(jì)算思路：計(jì)算明礬物質(zhì)的量，根據(jù)方程式計(jì)算SO2的總物質(zhì)的量，根據(jù)S原子守恒H2SO4溶質(zhì)的物質(zhì)的量等于96%的SO2，把溶質(zhì)H2SO4的物質(zhì)的量轉(zhuǎn)化為質(zhì)量，再用溶質(zhì)H2SO4的質(zhì)量除以質(zhì)量分?jǐn)?shù)求得H2SO4溶液的總質(zhì)量。計(jì)算列式為。