Question

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2Al ₂(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：                 

Answer

（1）3.612×1024或6NA

（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-＝FeO42-+4H2O

【解析】

试题分析：（1）102g Al2O3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6NA；

（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FeO42-，电极反应式为Fe+8OH－－6e-＝FeO42-+4H2O。

考点：考查氧化还原反应的计算，对反应流程图的分析，化学方程式的判断及书写，电化学原理的应用。