Question

明矾石经处理后得到明矾（ KAl(SO₄)₂·12H₂O）。从明矾制备Al、K₂SO₄和H₂SO₄的工艺过程如下所示：

焙烧明矾的化学方程式为：4KAl(SO₄)₂·12H₂O+3S＝2K₂SO₄+2Al₂O₃+9SO₂+48H₂O

请回答下列问题：

（1）在焙烧明矾的反应中，还原剂是__________________。

（2）从水浸后的滤液中得到K₂SO₄晶体的方法是_____________________。

（3）A1₂O₃在一定条件下可制得AIN，其晶体结构如右图所示，该晶体中Al的配位数是____。

（4）以Al和NiO(OH)为电极，NaOH溶液为电解液组成一种新型电池，放电时NiO(OH)转化为Ni(OH)₂，该电池反应的化学方程式是_____________________________。

（5）焙烧产生的SO₂可用于制硫酸。已知25℃、101 kPa时：

2SO₂(g) +O₂(g)2SO₃(g) △H₁= 一197 kJ/mol；

2H₂O (g)＝2H₂O(1) △H₂＝一44 kJ/mol；

2SO₂(g)+O₂(g)+2H₂O(g)＝2H₂SO₄(l) △H₃＝一545 kJ/mol。

则SO₃(g)与H₂O(l)反应的热化学方程式是__________________________。

焙烧948t明矾(M＝474 g/mol )，若SO₂的利用率为96%，可生产质量分数为98％的硫酸________t。

Answer

S 蒸发结晶 4 Al＋3NiO(OH)＋NaOH＋H2O=3Ni(OH)2＋NaAlO2 SO3(g)＋H2O(l)=H2SO4(l)△H=-152kJ·mol－1 432

【解析】

（1）4KAl（SO4）2•12H2O+3S═2K2SO4+2Al2O3+9SO2+48H2O反应硫单质中硫元素化合价升高为+4价。硫酸根离子中硫元素化合价从+6价变化为+4价，故还原剂是硫单质，而氧化剂是6mol的硫酸根离子，即3mol的4KAl（SO4）2•12H2O，故答案为S；

（2）从溶液中得到固体硫酸钾，可以才用蒸发结晶的方法，故答案：蒸发结晶；

（3）由图可知一个铝与4个氮原子成键，所以晶体中Al的杂化轨道方式为sp3，依据晶体晶胞结构分析，结合配位数含义可知，每个氮原子和四个铝原子相连，所以氮原子的配位数为4，故答案为 4；

（4）①以Al和NiO（OH）为电极，铝做原电池 负极失电子发生氧化反应，电极反应式为：Al-3e-+4OH-=AlO2-+2H2O；正极NiO（OH）得到电子发生还原反应，所以阳极反应为：Ni（OH）2-e-+OH-=NiO（OH）+H2O，故答案为Al＋3NiO(OH)＋NaOH＋H2O=3Ni(OH)2＋NaAlO2；

（5）2SO2（g）+O2（g）⇌2SO3（g）△H1=-197kJ/mol；          ①

2H2O（g）=2H2O（1）△H2=-44kJ/mol；                        ②

2SO2（g）+O2（g）+2H2O（g）=2H2SO4（l）△H3=-545kJ/mol．    ③

依据盖斯定律③-①-②得到：2SO3（g）+2H2O（l）=2H2SO4（l）△H=-304KJ/mol，

即反应的热化学方程式为：SO3（g）+H2O（l）=H2SO4（l）△H=-152KJ/mol；

948 t明矾生成SO2物质的量为4500mol 故生成硫酸的质量m=4500×0.96×98÷0.98=432000Kg=432t．

故答案为SO3（g）+H2O（l）=H2SO4（l）△H=-152 kJ/mol；432．