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

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2Al₂（SO₄） (高温.)/()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

利用明矾石（主要成分是K₂SO₄•Al₂（SO₄）₃•2Al₂O₃•6H₂O，此外还含有少量Fe₂O₃杂质）制备Al₂O₃、K₂FeO₄和H₂SO₄的工艺流程：明矾脱水后主要成分是K₂SO₄•Al₂（SO₄）₃•2Al₂O₃，“焙烧”Al₂（SO₄）₃中+6价降低为SO₂中+4价，Al₂（SO₄）₃是氧化剂，硫单质为还原剂，发生2Al₂（SO₄）₃+3S(高温.)/()Al₂O₃+9SO₂，熟料溶解为氧化铝与氢氧化钾溶液反应生成偏铝酸钾，离子方程式为Al₂O₃+2OH^-=2AlO₂^-+H₂O，熟料溶解所得的溶液中含有K⁺、SO₄^2-、AlO₂^-、OH^-等，加硫酸调PH值，AlO₂^-转化为Al（OH）₃，灼烧生成Al₂O₃，母液中离子主要有K⁺、SO₄^2-，含有溶质为K₂SO₄，滤渣为Fe₂O₃，加硫酸Fe₂O₃+3H₂SO₄=Fe₂（SO₄）₃+3H₂O，X为Fe₂（SO₄）₃，加氢氧化钾Fe₂（SO₄）₃+6KOH=2Fe（OH）₃↓+3K₂SO₄，通入氯气：2Fe（OH）₃+3Cl₂+10KOH═2K₂FeO₄+6KCl+8H₂O，制得K₂FeO₄，
（1）102gAl₂O₃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6N_A，故答案为：3.612×10²⁴或6N_A；
（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，
故答案为：AlO₂^-+H⁺+H₂O=Al（OH）₃↓；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，
故答案为：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，
故答案为：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，故答案为：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FeO₄^2-，电极反应式为Fe+8OH^--6e^-=FeO₄^2-+4H₂O，
故答案为：Fe+8OH^--6e^-=FeO₄^2-+4H₂O．