Question

【題目】一種由明礬石[主要成分：KAl3(SO4)2(OH)6]和地開石[主要成分：Al4(Si4O10)(OH)8]提取K2SO4和Al的工藝流程：

已知：K2SO4在不同溫度下的溶解度

溫度/℃	10	20	40	60	80	100
溶解度/g	9.3	11.1	14.8	18.2	21.4	24.1

回答下列問題：

（1）硫酸熟化工藝是指濃硫酸在礦物顆粒表面均勻分布并向內(nèi)擴(kuò)散的過程，該過程中礦物顆粒_____（填“是”或“不是”）越細(xì)越好。

（2）完成并配平還原焙燒時明礬石與硫反應(yīng)的化學(xué)方程式：________

KAl3(SO4)2(OH)6+S→K2SO4+ Al2O3+___________+ H2O

（3）從水浸后的濾液中得到K2 SO4晶體的操作a是 _____，寫出K2SO4的一種用途 _____ .

（4）堿浸過程中發(fā)生的主要反應(yīng)的離子方程式為____、 ____ 。

（5）流程中制Al的化學(xué)方程式為________________________

（6）現(xiàn)利用還原焙燒產(chǎn)生的SO2來生產(chǎn)硫酸。若明礬石的質(zhì)量為41.4t，主要成分含量為50%，SO2的利用率為96%，則可生產(chǎn)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%的硫酸____t。[KAl3(SO4)2(OH)6的相對分子質(zhì)量為414]

Answer 1

【答案】不是 4KAl3(SO4)2(OH)6+3S===2K2SO4+6Al2O3+9SO2↑+12H2O 蒸發(fā)結(jié)晶 作鉀肥、制備鉀鹽、藥物、玻璃、明礬等 Al2O3+2OH-===2AlO2-+H2O SiO2+2OH-===SiO32-+H2O 2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑ 10.8

【解析】

由工藝流程可知，地開石、明礬石經(jīng)硫酸熟化后加入硫單質(zhì)進(jìn)行還原焙燒，明礬石發(fā)生反應(yīng)4KAl3(SO4)2(OH)6+3S=2K2SO4+6Al2O3+9SO2↑+12H2O，地開石發(fā)生反應(yīng)Al4(Si4O10)(OH)8=4SiO2+2Al2O3+4H2O，焙砂的主要成分為K2SO4、SiO2和Al2O3，再通過水浸后得到水浸出液K2SO4溶液和水浸出渣SiO2、Al2O3，結(jié)合K2SO4的溶解度隨溫度的變化可知，K2SO4溶液經(jīng)蒸發(fā)結(jié)晶得到K2SO4晶體，水浸出渣Al2O3與SiO2分別與NaOH發(fā)生反應(yīng)生成NaAlO2和Na2SiO3，再經(jīng)一些列操作得到Al單質(zhì)，據(jù)此分析解答問題。

(1)礦物顆粒細(xì)，可以提高擴(kuò)散速率，但顆粒細(xì)度達(dá)到一定值后，再往后對速率的影響微乎其微，因此，硫酸熟化過程中礦物顆粒不是越細(xì)越好，故答案為：不是；

(2)根據(jù)上述分析，明礬石與硫發(fā)生氧化還原反應(yīng)，硫作還原劑，KAl3(SO4)2(OH)6作氧化劑，根據(jù)氧化還原反應(yīng)得失電子守恒進(jìn)行配平可得，化學(xué)反應(yīng)方程式為4KAl3(SO4)2(OH)6+3S=2K2SO4+6Al2O3+9SO2↑+12H2O，故答案為：4KAl3(SO4)2(OH)6+3S=2K2SO4+6Al2O3+9SO2↑+12H2O；

(3)K2SO4的溶解度雖然隨著溫度的升高而增大，但是變化不大，因此K2SO4溶液可采用蒸發(fā)結(jié)晶得到K2SO4晶體。K2SO4可用作鉀肥，制加鹽、藥物、玻璃、明礬等，故答案為：蒸發(fā)結(jié)晶；作鉀肥、制備鉀鹽、藥物、玻璃、明礬等；

(4)堿浸過程中，主要是Al2O3與SiO2分別與NaOH發(fā)生反應(yīng)，生成NaAlO2和Na2SiO3，離子反應(yīng)方程式為Al2O3+2OH-===2AlO2-+H2O；SiO2+2OH-===SiO32-+H2O；故答案為：Al2O3+2OH-===2AlO2-+H2O；SiO2+2OH-===SiO32-+H2O；

(5)流程中制備Al可采用電解熔融Al2O3的方法，發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑，故答案為：2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑；

(6)根據(jù)明礬石與硫反應(yīng)方程式和元素守恒可得關(guān)系式：

則，故答案為：10.8。