Question

用含有Al2O3、SiO2和少量FeO·xFe2O3的鋁灰制備Al2(SO4)3·18H2O，工藝流程如下(部分操作和條件略)：

Ⅰ.向鋁灰中加入過量稀H2SO4，過濾；

Ⅱ.向?yàn)V液中加入過量KMnO4溶液，調(diào)節(jié)溶液的pH約為3；

Ⅲ.加熱，產(chǎn)生大量棕色沉淀，靜置，上層溶液呈紫紅色；

Ⅳ.加入MnSO4至紫紅色消失，過濾；

Ⅴ.濃縮、結(jié)晶、分離，得到產(chǎn)品。

（1）H2SO4溶解Al2O3的離子方程式是____________________________________。

（2）將MnO4-氧化Fe2＋的離子方程式補(bǔ)充完整：

（3）已知：

生成氫氧化物沉淀的pH

	Al(OH)3	Fe(OH)2	Fe(OH)3
開始沉淀時(shí)	3.4	6.3	1.5
完全沉淀時(shí)	4.7	8.3	2.8

注：金屬離子的起始濃度為0.1 mol·L－1

根據(jù)表中數(shù)據(jù)解釋步驟Ⅱ的目的：________。

（4）己知：一定條件下，MnO4-可與Mn2＋反應(yīng)生成MnO2。

① 向 Ⅲ 的沉淀中加入濃HCl并加熱，能說明沉淀中存在MnO2的現(xiàn)象是__________。

② Ⅳ 中加入MnSO4的目的是_____________________________________________。

 

Answer 1

【答案】

（1）Al2O3＋6H＋=2Al3＋＋3H2O

(2)5　8H＋　5　4H2O

(3)pH約為3時(shí)，Fe2＋和Al3＋不能形成沉淀，將Fe2＋氧化為Fe3＋，可使鐵完全沉淀

(4)①生成黃綠色氣體　②除去過量的MnO4-

【解析】本題主要考查化工制備知識(shí)，意在考查考生的信息挖掘能力、實(shí)驗(yàn)探究能力以及解答綜合實(shí)驗(yàn)問題的能力。由題給條件，加入過量稀硫酸，發(fā)生反應(yīng)：Al2O3＋3H2SO4=Al2(SO4)3＋3H2O，FeO·xFe2O3＋(3x＋1)H2SO4=FeSO4＋xFe2(SO4)3＋(3x＋1)H2O，過濾后得到的濾液為Al2(SO4)3、FeSO4、Fe2(SO4)3和硫酸的混合溶液，濾渣為SiO2；向?yàn)V液中加入過量的高錳酸鉀溶液，目的是將Fe2＋全部氧化為Fe3＋，然后調(diào)節(jié)pH約為3，由題給表格(生成氫氧化物沉淀的pH)信息知，此時(shí)Fe3＋全部轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀，上層溶液為KMnO4和硫酸鋁，根據(jù)題給信息，一定條件下，MnO4-可與Mn2＋反應(yīng)生成MnO2，從而把上層溶液中的MnO除去，最后濃縮、結(jié)晶、分離。得到產(chǎn)品。（1）H2SO4溶解Al2O3的離子方程式是Al2O3＋6H＋=2Al3＋＋3H2O。（2）由題意，在酸性條件下高錳酸鉀把Fe2＋氧化成Fe3＋，所以反應(yīng)物中添上H＋，生成物中添上H2O，配平得：MnO4-＋5Fe2＋＋8H＋=Mn2＋＋5Fe3＋＋4H2O。（3）步驟Ⅱ的目的是將Fe2＋全部氧化為Fe3＋，然后調(diào)節(jié)pH約為3，使Fe3＋全部轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀。（4）①根據(jù)反應(yīng)：MnO2＋4HCl(濃) MnCl2＋Cl2↑＋2H2O可知，有黃綠色氣體產(chǎn)生時(shí)說明沉淀中有MnO2；②加入MnSO4可除去過量的MnO4-。