题目

题型：不详难度：来源：

（14分）明矾石的主要成分是K₂SO₄·Al₂(SO₄)₃·2Al₂O₃·6H₂O，还含有杂质Fe₂O₃。利用明矾石来制取纯净的Al₂O₃、K₂FeO₄和H₂SO₄的工艺流程如图所示。

请回答下列问题：
（1）焙烧炉中发生反应的化学方程式为2Al₂(SO₄)2Al₂O₃+6SO₂↑+3O₂↑，若生成102gAl₂O₃，转移的电子数目为                    .
（2）生成沉淀I的离子方程式为         ，沉淀II的化学式为               。
（3）溶液经加硫酸调节pH后，过滤，洗涤，可得沉淀I，证明沉淀I已洗涤干净的实验操作和现象是             。
（4）写出Cl₂将沉淀Ⅱ氧化为K₂FeO₄的化学方程式：           。
（5）从滤液中得到K₂SO₄晶体的方法是                           。
（6） 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：                    .

答案

（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）取最后一次洗涤液少许于试管中,滴加BaCl₂溶液，若无色白色沉淀生成，则已洗干净。
（4）2Fe(OH)₃+3Cl₂+10KOH=2K₂FeO₄+6KCl+8H₂O
（5）蒸发结晶
（6）Fe+8OH^－－6e^-＝FeO₄^2-+4H₂O

解析

试题分析：（1）102gAl₂O₃的物质的量是1mol，即生成1molAl₂O₃时也生成3mol的二氧化硫，硫酸根离子中S元素的化合价为+6价，二氧化硫中的S元素的化合价为+4价，所以生成3mol的二氧化硫转移电子的物质的量是6mol，即3.612×10²⁴或6N_A；
（2）沉淀I是氢氧化铝沉淀，明矾石经过脱水、焙烧、与氢氧化钾溶液反应后得到的溶液中含有偏铝酸根离子，加入硫酸生成氢氧化铝沉淀，离子方程式为AlO₂^－＋H⁺+H₂O=Al(OH)₃↓ 沉淀II与氯气、氢氧化钾溶液反应生成高铁酸钾，所以沉淀II的化学式为 Fe(OH)₃；
（3）氢氧化铝是偏铝酸钾溶液与硫酸溶液反应的产物，所以氢氧化铝沉淀中可能含有硫酸根离子，证明沉淀是否洗涤干净即证明洗涤液中是否含有硫酸根离子，证明方法是取最后一次洗涤液少许于试管中,滴加BaCl₂溶液，若无色白色沉淀生成，则已洗干净。
（4）沉淀II与氯气、氢氧化钾溶液反应生成高铁酸钾，铁元素化合价升高，氯元素的化合价降低成为氯离子，化学方程式为2Fe(OH)₃+3Cl₂+10KOH=2K₂FeO₄+6KCl+8H₂O；
（5）从硫酸钾溶液中得到硫酸钾晶体的方法是蒸发结晶
（6）以铁为电极，电解浓的KOH溶液来制取K₂FeO₄，阳极发生氧化反应，K₂FeO₄中铁元素的化合价为+6价，所以铁失6个电子与氢氧根离子结合生成FeO₄^2-，电极反应式为Fe+8OH^－－6e^-＝FeO₄^2-+4H₂O。