Question

（14分）

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⁺的方法是                     （只用一種試劑）
（4）在濾液A中加入高錳酸鉀的目的是            ，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0.1 mol·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                                。
（6）以Al和NiO(OH)為電極，KOH溶液為電解液可組成新型、高效電池，充放電過程中，發(fā)生Ni(OH)₂與NiO(OH)之間的轉(zhuǎn)化，寫出放電時(shí)電池反應(yīng)的化學(xué)方程式            。

Answer 1

（1） Al³⁺ +3H₂O   Al(OH)₃ +3H⁺；（2）過濾 冷卻結(jié)晶  洗滌
（3）取適量濾液A于試管中，滴加鐵氰化鉀溶液，產(chǎn)生藍(lán)色沉淀，證明Fe²⁺存在。
（4）使Fe²⁺轉(zhuǎn)化為Fe³⁺；5Fe²⁺ +MnO₄^- +8H⁺ ==5Fe³⁺ +Mn²⁺ +4H₂O；使Fe³⁺轉(zhuǎn)化成Fe(OH)₃沉淀
（5）3Mn²⁺ +2MnO₄^- +2H₂O=5MnO₂ +4H⁺;  MnO₂    Fe(OH)₃
（6） Al+3NiO(OH)+KOH +H₂O=KAlO₂+3Ni(OH)₂

試題分析：（1）明礬是強(qiáng)酸弱堿鹽，弱酸根離子Al³⁺水解產(chǎn)生氫氧化鋁膠體，能夠吸附水中懸浮的物質(zhì)形成沉淀而除去，從而達(dá)到達(dá)到凈水的目的。其反應(yīng)原理用方程式表示是Al³⁺ +3H₂O Al(OH)₃ +3H⁺；（2）操作Ⅰ是將難溶性固體與溶液分離的操作，叫過濾。操作Ⅱ是蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥就得到明礬。（3）檢驗(yàn)濾液A中是否存在Fe²⁺的方法是取適量濾液A于試管中，滴加鐵氰化鉀溶液，產(chǎn)生藍(lán)色沉淀，證明Fe²⁺存在。或加入KSCN溶液，無明顯變化，在滴加幾滴H₂O₂溶液，溶液變?yōu)檠�紅色，就證明含有Fe²⁺存在。（4）在濾液A中加入高錳酸鉀的目的是使Fe²⁺轉(zhuǎn)化為Fe³⁺；發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為5Fe²⁺ +MnO₄^- +8H⁺ ==5Fe³⁺ +Mn²⁺ +4H₂O；;根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知當(dāng)溶液的pH=3時(shí)Fe³⁺可以形成沉淀Fe(OH)₃。（5）根據(jù)題意可得方程式3Mn²⁺ +2MnO₄^- +2H₂O=5MnO₂ +4H⁺; 由于溶液的pH=3,所以濾渣的成分含有MnO₂和 Fe(OH)₃。（6）根據(jù)題意結(jié)合反應(yīng)條件可知：在放電時(shí)，電池反應(yīng)的化學(xué)方程式Al+3NiO(OH)+ KOH +H₂O=KAlO₂+3Ni(OH)₂。