1、 母题四十二：工艺流程（制备）【母题来源】 2013年四川卷11 【母题原题】11、（15分）明矾石经处理后得到明矾 KAl(SO4)212H2O。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)212H2O+3S2K2SO4 +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N
2、iO(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(M474 g/mol )，若SO2 的利用率为96%，可生产质量分数为98的硫酸 t。【答案】（1）S （2）蒸发结晶 （3）4（4）Al+3NiO(OH)+NaOH
3、+H2O=NaAlO2+3Ni(OH)2（5）SO3(g)+H2O(l)=H2SO4(l), H=-130 KJ/mol 432t【试题解析】（1）本小题考查氧化还原反应基本概念的判断。准确分析题给反应中变价元素的化合价：KAl(SO4)212H2O中硫元素的化合价由+6价降低为0价，硫单质中硫元素的化合价由0价升高为+4价，结合氧化剂、还原剂的概念：在氧化还原反应中，所含元素化合价升高的反应物失电子，为还原剂；所含元素化合价降低的反应物得电子，为氧化剂。在焙烧明矾的反应中，还原剂是S；（2）本小题考查物质的分离提纯，从溶液中得晶体一般经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等步骤。从水浸后的
4、滤液中得到K2SO4晶体的方法是蒸发结晶；（3）根据晶体结构中配位数的概念：直接同中心离子（或原子）配位的原子数目叫中心离子（或原子）的配位数。结合AIN的晶体结构分析，每个铝与4个氮配位，该晶体中Al的配位数是4；（4）根据题意知，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，镍元素的化合价由+3价降为+2价，发生还原反应，作电池的正极；则铝发生氧化反应，失电子，作电池的负极；铝在氢氧化钠溶液中反应生成偏铝酸钠，化学方程式为：Al+3NiO（OH）+NaOH+H2O=NaAlO2+3Ni（OH）2；（5）本小题考查热化学方程式及
5、盖斯定律；根据题给热化学方程式2SO2（g）+O2（g）2SO3（g）H1=-197kJ/mol；H2O（g）H2O（l）H2=-44kJ/mol； 2SO2（g）+O2（g）+2H2O（g）2H2SO4（l）H3=-545kJ/mol；依据盖斯定律：（-2）2得该反应的热化学方程式为：SO3（g）+H2O（l）=H2SO4（l）H=-130KJ/mol；本题考查关系式法计算；根据题给焙烧明矾的化学方程式及元素守恒得明矾与H2SO4关系式：4KAl(SO4)212H2O9H2SO4；代入题给数据计算：948 t明矾生成SO2物质的量为4500mol 故生成硫酸的质量m=45000.96980.
6、98=432000Kg=432t。【命题意图】本题以明矾石综合利用的工艺流程为载体从知识上考查氧化还原反应基本概念、物质的分离提纯、晶胞结构分析、化学电源及新型电池、热化学方程式和盖斯定律、关系式法计算；从能力上考查学生阅读材料接受信息的能力、观察能力、计算能力，对知识理解、综合运用能力，这道高考题为一道中高档题，创新性较强。【考试方向】将氧化还原反应基本概念、物质的分离提纯、晶胞结构分析、化学电源及新型电池、热化学方程式和盖斯定律、关系式法计算等知识同明矾石综合利用的化学工艺流程等生产实际联系起来，充分体现了学以致用的目的，强调了化学与生产、生活的联系，更突显了化学是一门实用性的学科的特点。
7、【得分要点】（1）本小题考查氧化还原反应基本概念的判断。准确分析题给反应中变价元素的化合价，熟记氧化剂、还原剂的概念是得分的关键；（2）本小题考查物质的分离提纯，明确从溶液中得晶体一般经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等步骤是得分的关键；（3）掌握晶体结构中配位数的概念，准确观察题给晶胞的结构是得分的关键；（4）原电池分析过程中结合金属铝能与氢氧化钠溶液反应的特性，利用反应类型准确判断原电池的两极是得分的关键；（5）本小题考查热化学方程式及盖斯定律；根据题给热化学方程式依据盖斯定律准确进行数学变形得：（-2）2是得分关键；本题考查关系式法计算；根据题给焙烧明矾的化学方程式及元素守恒得明矾
8、与H2SO4关系式：4KAl(SO4)212H2O9H2SO4；是得分关键。1（2014咸宁期末）高铁酸盐在能源、环保等方面有着广泛的用途。湿法、干法制备高铁酸盐的原理如下表所示。（1）工业上用湿法制备高铁酸钾（K2FeO4）的流程如下图所示：废液NaNO3、NaCl反应I反应II分离（除盐）沉淀洗涤纯品NaOH溶液Cl2Fe(NO3)3KOH(aq)异丙醇洗涤粗品时选用异丙醇而不用水的理由是： 。反应I的化学方程式为 。反应II的离子方程式为 。已知25时Fe(OH)3的Ksp = 4.010-38，反应II后的溶液中c(Fe3+)=4.010-5 mol/L,则需要调整pH= 时，开始生成
9、Fe(OH)3（不考虑溶液体积的变化）。（2）由流程图可见，湿法制备高铁酸钾时，需先制得高铁酸钠，然后再向高铁酸钠中加入饱和KOH溶液，即可析出高铁酸钾。加入饱和KOH溶液的目的是： 。由以上信息可知：高铁酸钾的溶解度比高铁酸钠 （填“大”或“小”）。湿法强碱性介质中，Fe(NO3)3与NaClO反应生成紫红色高铁酸盐溶液干法Fe2O3、KNO3、KOH混合加热共熔生成紫红色高铁酸盐和KNO2等产物（3）干法制备K2FeO4的反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为 。2（2014黄冈中学期末）焦亚硫酸钠（Na2S2O5）常用作食品漂白剂。其制备工艺流程如下：已知：反应包含2NaHSO3Na2S2
10、O5H2O等多步反应。（1）实验室制取氨气的化学方程式： 。（2）“灼烧”时发生反应的化学方程式： 。（3）已知Na2S2O5与稀硫酸反应放出SO2，其离子方程式为： 。（4）副产品X的化学式是： ；可循环利用的物质是：_和_。（5）为了减少产品Na2S2O5中杂质含量，需控制反应中气体与固体的物质的量之比约为 。3（2014武昌区期末）在元素周期表中，铝在硼的正下方，它们有很多相似的化学性质，可以形成许多组成和性质类似的化合物。单质硼可以通过硼镁矿Mg2B2O5H2O来制取。（1）写出步骤的化学方程式 ，（2）写出步骤的离子方程式 ，（3）写出表示溶液a物料守恒的关系 ；（4）步骤中加入稀H
11、2SO4的作用是 ；（5）将制得的粗硼在一定条件下反应全部生成BI3，BI3热分解可以得到纯净的单质硼。025 g粗硼制成的BI3分解得到的I2全部被收集后，用2.00 mol/L Na2S2O3溶液滴定，达到滴定终点时消耗27.00 mL Na2S2O3溶液。（已知：I2+2S2O322I+S4O62）滴定过程中所用的指示剂为 ，滴定终点的现象是 ；粗硼中硼的含量为_ ；（6）利用硼砂晶体（Na2B4O710H2O）可制备过硼酸钠，它是一种优良的漂白剂，被广泛应用于洗衣粉、漂白粉、洗涤剂中。已知纯净的过硼酸钠晶体中各元素的物质的量之比为以n（Na）：n（B）：n（H）：n（O）=1：1：n：7。取过硼酸钠晶体在70以上加热将逐步失去结晶水，测得固体质量随温度的变化如图所示，则乃时所得晶体的化学式为 ，请写出简要的解题过程。解题过程 （3分）解：T3时 n(Na)= 0.2 mol （1分）