Question

8．鋁及其化合物用途廣泛，工業(yè)上可以將明礬石經(jīng)處理后得到明礬[KAl（SO₄）₂•12H₂O]，再將明礬焙燒后制得Al₂O₃等物質(zhì)，進(jìn)一步處理后還可以得到Al．已知焙燒明礬的化學(xué)方程式為（未配平）：
4KAl（SO₄）₂•12H₂O+3 S=2 K₂SO₄+2 Al₂O₃+9 SO₂↑+48 H₂O
請回答：
（1）在焙燒明礬的反應(yīng)中，生成物中屬于強(qiáng)電解質(zhì)的是K₂SO₄、Al₂O₃．（填化學(xué)式）
（2）配平焙燒明礬的化學(xué)反應(yīng)方程式4KAl（SO₄）₂•12H₂O+3 S=2 K₂SO₄+2 Al₂O₃+9 SO₂↑+48 H₂O
（3）在焙燒明礬的反應(yīng)中，氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物的質(zhì)量之比是1：2．
（4）焙燒明礬時(shí)產(chǎn)生的SO₂可綜合利用來制硫酸．
已知25℃、101kPa時(shí)：
2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H₁=-197kJ/mol
2H₂O （g）=2H₂O（1）△H₂=-44kJ/mol
2SO₂（g）+O₂（g）+2H₂O（g）=2H₂SO₄（l）△H₃=-545kJ/mol
SO₃ （g）與H₂O（l）反應(yīng)生成H₂SO₄（l）的熱化學(xué)方程式是：SO₃（g）+H₂O（l）=H₂SO₄（l）△H=-152kJ•mol^-1．
（5）以Al和NiO（OH）為電極，NaOH溶液為電解液可以組成一種新型電池，放電時(shí)NiO（OH）轉(zhuǎn)化為Ni（OH）₂．該電池的負(fù)極反應(yīng)式Al-3e^-+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O．

Answer 1

分析 （1）強(qiáng)電解質(zhì)是能夠完全電離的電解質(zhì)，包括強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、大多數(shù)鹽、活潑金屬氧化物；
（2）在該反應(yīng)中硫酸根中的部分硫元素從+6價(jià)降為+4價(jià)，硫單質(zhì)中硫從0價(jià)升為+4價(jià)，根據(jù)化合價(jià)升降法結(jié)合元素守恒可配平該氧化還原反應(yīng)；
（3）反應(yīng)中所含元素化合價(jià)降低為氧化劑，氧化劑對應(yīng)產(chǎn)物為還原產(chǎn)物；反應(yīng)中所含元素化合價(jià)升高為還原劑，還原劑對應(yīng)產(chǎn)物為氧化產(chǎn)物，據(jù)此計(jì)算解答；
（4）①2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H₁=-197kJ/mol
②2H₂O （g）=2H₂O（1）△H₂=-44kJ/mol
③2SO₂（g）+O₂（g）+2H₂O（g）=2H₂SO₄（l）△H₃=-545kJ/mol，
依據(jù)蓋斯定律：③-①-2×②計(jì)算；
（5）以Al的單質(zhì)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，Al在負(fù)極失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，堿性條件下生成偏鋁酸鈉．

解答 解：（1）焙燒明礬的反應(yīng)中，生成產(chǎn)物有：硫酸鉀、氧化鋁能夠完全電離，二者屬于強(qiáng)電解質(zhì)；二氧化硫?qū)儆诜请娊赓|(zhì)；水只能部分電離屬于弱電解質(zhì)；
故答案為：K₂SO₄、Al₂O₃；
（2）在該反應(yīng)中硫酸根中的部分硫元素從+6價(jià)降為+4價(jià)，硫單質(zhì)中硫從0價(jià)升為+4價(jià)，根據(jù)化合價(jià)升降法結(jié)合元素守恒可知，該氧化還原反應(yīng)為4kAl（SO₄）₂﹒12H₂O+3S$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2k₂SO₄+2Al₂O₃+9SO₂+48H₂O；
故答案為：4，3，2，2，9，48；
（3）4KAl（SO₄）₂•12H₂O+3S$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2J₂SO₄+2Al₂O₃+9SO₂↑+48H₂O，該反應(yīng)中，S元素的化合價(jià)由0價(jià)和+6價(jià)變?yōu)?4價(jià)，3mol硫單質(zhì)化合價(jià)升高，為還原劑，對應(yīng)生成3mol二氧化硫分子，4molKAl（SO₄）₂•12H₂O中共含有8mol硫酸根離子，其中有6mol硫酸根離子中的硫化合價(jià)降為+4價(jià)，做氧化劑，對應(yīng)生成6mol還原產(chǎn)物二氧化硫，所以氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比是：3：6=1：2，質(zhì)量之比=1×M（SO₂）：2×M（SO₂）=1：2；
故答案為：1：2；
（4）①2SO₂（g）+O₂（g）?2SO₃（g）△H₁=-197kJ/mol
②2H₂O （g）=2H₂O（1）△H₂=-44kJ/mol
③2SO₂（g）+O₂（g）+2H₂O（g）=2H₂SO₄（l）△H₃=-545kJ/mol，
依據(jù)蓋斯定律：目標(biāo)方程式可以由：③-①-2×②得到，2SO₃（g）+2H₂O（l）=2H₂SO₄（l）△H=-304KJ/mol，即反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：SO₃（g）+H₂O（l）=H₂SO₄（l）△H=-152KJ/mol，
故答案為：SO₃（g）+H₂O（l）=H₂SO₄（l）△H=-152KJ/mol；
（5）以Al的單質(zhì)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，Al在負(fù)極失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，堿性條件下生成偏鋁酸鈉，電極反應(yīng)式：Al-3e^-+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
故答案為：Al-3e^-+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O．

點(diǎn)評 本題考查了氧化還原反應(yīng)概念分析判斷，熱化學(xué)方程式和蓋斯定律的計(jì)算，原電池反應(yīng)的方程式的書寫，題目難度中等，側(cè)重考查學(xué)生分析、計(jì)算能力．