Question

明矾石的主要成分是K₂SO₄•Al₂(SO₄)₃•2Al₂O₃•6H₂O及少量氧化铁．利用明矾石制备K₂SO₄的工艺流程如下所示：

（1） 焙烧炉中发生如下反应，请在方程式中表示出电子转移的方向和数目：

2Al₂(SO₄)₃＋3S 2Al₂O₃＋9SO₂↑

（2）步骤②涉及Al₂O₃的离子方程式为_______________；

（3）步骤③调pH生成Al OH)₃的离子方程式为_______；不能用CO₂来调pH，理由是_________；

（4）步骤④的主要操作步骤是_________、过滤、洗涤和干燥；

（5）炉气回收可以有很多用途，举例说明其中一种：                   。

Answer

（1）；

（2）Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O；

（3）AlO2-+H2O+H+=Al(OH)3↓；

最后制得的硫酸钾晶体中会含有碳酸钾、碳酸氢钾等杂质；

（4）蒸发结晶；（5）可用于工业生产硫酸的原料，也可用作还原剂与其它氧化剂反应制备所需物质等

【解析】

试题分析：由流程可知，明矾石和硫磺在焙烧炉中反应生成Al2O3和SO2，生成的熟料中含有Al2O3和少量氧化铁，加入KOH溶液，氢氧化钠与氧化铝反应生成偏铝酸钠和水，反应的离子方程式为Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O，所得溶液调节溶液pH，可生成Al(OH)3，滤液中主要含有K2SO4，经蒸发结晶、过滤、洗涤和干燥，可得到硫酸钾晶体，

（1）2Al2(SO4)3+3S2Al2O3+9SO2↑中，只有S元素化合价发生改变，化合价分别由+6价、0价变化为+4价，电子转移方向和数目可表示为；

（2）步骤②涉及Al2O3与KOH的反应，反应的离子方程式为Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O；

（3）步骤③调pH，应加入酸，发生AlO2-+H2O+H+=Al(OH)3↓，生成Al(OH)3，不能用CO2来调pH，否则，最后制得的硫酸钾晶体中会含有碳酸钾、碳酸氢钾等杂质，故答案为：AlO2-+H2O+H+=Al(OH)3↓；最后制得的硫酸钾晶体中会含有碳酸钾、碳酸氢钾等杂质；

（4）步骤④目的是得到硫酸钾晶体，可经蒸发结晶、过滤、洗涤和干燥得到，故答案为：蒸发结晶；

（5）炉气的主要成分为二氧化硫，可用于工业生产硫酸的原料，也可用作还原剂与其它氧化剂反应制备所需物质等，故答案为：可用于工业生产硫酸的原料，也可用作还原剂与其它氧化剂反应制备所需物质等。

考点：考查了物质的制备、分离等相关知识。