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：

1MnO4—＋Fe2＋＋________===1Mn2＋＋Fe3＋＋________

(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)已知：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____________________________。

④Ⅳ中加入MnSO4的目的是__________________________。

 

Answer 1

(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】(1)本小題考查常見的離子反應(yīng)。(2)利用得失電子守恒，1個(gè)MnO4—反應(yīng)轉(zhuǎn)移5個(gè)電子，可知Fe2＋、Fe3＋的化學(xué)計(jì)量數(shù)為5，再結(jié)合電荷守恒，可知缺項(xiàng)為H＋和H2O，最后利用原子守恒配平。(3)由數(shù)據(jù)可知，Fe3＋沉淀完全時(shí)，pH＝2.8，由題干“調(diào)節(jié)溶液的pH約為3”可知，此時(shí)得到的沉淀為Fe(OH)3，而Fe2＋、Al3＋共存于濾液中。因此，可知步驟Ⅱ是用KMnO4將Fe2＋氧化為Fe3＋，使Fe3＋全部轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀，從而除去鐵元素。(4)①濃鹽酸與MnO2加熱生成Cl2，Cl2為黃綠色，所以若產(chǎn)生黃綠色氣體可判斷MnO2的存在；②根據(jù)信息可知，MnO4—可與Mn2＋發(fā)生歸中反應(yīng)生成MnO2(沉淀)，而實(shí)驗(yàn)最終目的是生成Al2(SO4)3晶體，由此可知，加MnSO4是與過量MnO4—反應(yīng)生成MnO2沉淀而除去MnO4—。

點(diǎn)撥：知識(shí)：簡(jiǎn)單氧化還原反應(yīng)方程式的配平、離子反應(yīng)方程式的書寫、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的描述。能力：依據(jù)信息分析問題的能力、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰�。試題難度：中等。