Question

明礬[KAl（SO₄）₂?12H₂O]在生產(chǎn)、生活中有廣泛用途：飲用水的凈化；造紙工業(yè)上作施膠劑；食品工業(yè)的發(fā)酵劑等．利用煉鋁廠的廢料--鋁灰（含Al、Al₂O₃及少量SiO₂和FeO?xFe₂O₃）可制備明礬．工藝流程如下：
回答下列問題：
（1）明礬凈水的原理是（用離子方程表示）

 

（2）操作Ⅰ是

 

，操作Ⅱ是蒸發(fā)濃縮、

 

、過濾、

 

、干燥．
（3）檢驗(yàn)濾液A中是否存在Fe²⁺的試劑是

 

（只用一種試劑）
（4）在濾液A中加入高錳酸鉀發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為（該條件下Fe²⁺ 轉(zhuǎn)化為Fe³⁺，MnO₄^-轉(zhuǎn)化為Mn²⁺）

 

．
已知：生成氫氧化物沉淀的pH如下表所示

	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0.1mol?L^-1
根據(jù)表中數(shù)據(jù)解釋調(diào)pH=3的目的

 

．
（5）己知：在pH=3、加熱條件下，MnO₄^-可與Mn²⁺反應(yīng)生成MnO₂．加入MnSO₄發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：

 

．濾渣2含有的物質(zhì)是

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用,制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：鋁灰（含Al、Al₂O₃及少量SiO₂和FeO?xFe₂O₃），加入過量稀硫酸酸溶過濾，濾液為硫酸鋁、硫酸亞鐵、硫酸鐵，濾渣Ⅰ為二氧化硅和不溶性雜質(zhì)，濾液A中加入稍過量高錳酸鉀溶液氧化亞鐵離子為鐵離子，調(diào)節(jié)溶液PH使鐵離子全部沉淀，鋁離子不沉淀，加入適量硫酸錳除去過量的高錳酸鉀過濾得到二氧化錳固體和氫氧化鐵沉淀，濾液主要是硫酸鋁溶液，加入硫酸鉀蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶過濾洗滌得到硫酸鋁鉀晶體；
（1）明礬凈水石鋁離子水解生成氫氧化鋁具有吸附懸浮雜質(zhì)的作用；
（2）固體和液體分離需要用過濾操作，溶液中得到晶體的方法是蒸發(fā)濃縮冷卻結(jié)晶，過濾洗滌，干燥得到明礬晶體；
（3）檢驗(yàn)亞鐵離子用高錳酸鉀溶液或 鐵氰化鉀溶液；
（4）酸性溶液中高錳酸鉀溶液能氧化亞鐵離子為鐵離子，本身被還原為錳離子，分析離子沉淀的PH范圍調(diào)節(jié)溶液PH使鐵離子全部沉淀，鋁離子不沉淀；
（5）在pH=3、加熱條件下，MnO₄^-可與Mn²⁺反應(yīng)生成MnO₂．加入MnSO₄發(fā)生反應(yīng)結(jié)合原則守恒和電荷守恒配平書寫離子方程式；過濾得到反應(yīng)中生成難溶的二氧化錳和沉淀得到的氫氧化鐵沉淀；

解答： 解：鋁灰（含Al、Al₂O₃及少量SiO₂和FeO?xFe₂O₃），加入過量稀硫酸酸溶過濾，濾液為硫酸鋁、硫酸亞鐵、硫酸鐵，濾渣Ⅰ為二氧化硅和不溶性雜質(zhì)，濾液A中加入稍過量高錳酸鉀溶液氧化亞鐵離子為鐵離子，調(diào)節(jié)溶液PH使鐵離子全部沉淀，鋁離子不沉淀，加入適量硫酸錳除去過量的高錳酸鉀過濾得到二氧化錳固體和氫氧化鐵沉淀，濾液主要是硫酸鋁溶液，加入硫酸鉀蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶過濾洗滌得到硫酸鋁鉀晶體；
（1）明礬凈水石鋁離子水解生成氫氧化鋁具有吸附懸浮雜質(zhì)的作用，反應(yīng)的離子方程式為：Al³⁺+3H₂O?Al（OH）₃+3H⁺；
故答案為：Al³⁺+3H₂O?Al（OH）₃+3H⁺；
（2）固體和液體分離需要用過濾操作，操作Ⅰ是過濾，操作Ⅱ是溶液中得到晶體的方法，利用蒸發(fā)濃縮冷卻結(jié)晶，過濾洗滌，干燥得到明礬晶體；
故答案為：過濾  冷卻結(jié)晶   洗滌；
（3）檢驗(yàn)亞鐵離子用高錳酸鉀溶液或 鐵氰化鉀溶液，滴入高錳酸鉀溶液紫紅色褪去，或加入鐵氰化鉀溶液會(huì)呈現(xiàn)藍(lán)色溶液；
故答案為：高錳酸鉀酸性溶液 或 鐵氰化鉀溶液；
（4）酸性溶液中高錳酸鉀溶液能氧化亞鐵離子為鐵離子，本身被還原為錳離子，反應(yīng)的離子方程式為：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O，分析離子沉淀的PH范圍調(diào)節(jié)溶液PH=3，可以使使Fe³⁺轉(zhuǎn)化成Fe（OH）₃沉淀，并防止Al³⁺沉淀；
故答案為：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O，使Fe³⁺轉(zhuǎn)化成Fe（OH）₃沉淀，并防止Al³⁺沉淀；
（5）在pH=3、加熱條件下，MnO₄^-可與Mn²⁺反應(yīng)生成MnO₂．加入MnSO₄發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)的離子方程式為：3Mn²⁺+2MnO₄^-+2H₂O=5MnO₂+4H⁺；過濾得到反應(yīng)中生成難溶的二氧化錳和沉淀得到的氫氧化鐵沉淀；
故答案為：3Mn²⁺+2MnO₄^-+2H₂O=5MnO₂+4H⁺，MnO₂、Fe（OH）₃；

點(diǎn)評(píng)：本題考查了流程分析，反應(yīng)過程理解應(yīng)用，反應(yīng)現(xiàn)象和產(chǎn)物的判斷，注意離子檢驗(yàn)方法，離子方程式書寫式關(guān)鍵，題目難度中等．