Question

8．三聚磷酸鋁[AlH₂P₃O₁₀•2H₂O]是新一代無(wú)公害白色防銹顏料，可由膨潤(rùn)土（主要成分：Al₂O₃•4SiO₂•3H₂O；含少量雜質(zhì)：FeO、Fe₂O₃、Na₂O等）為原料制備．
（1）Al₂O₃•4SiO₂•3H₂O與硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為Al₂O₃•4SiO₂•3H₂O+3H₂SO₄+（4n-6）H₂O=4SiO₂•nH₂O+Al₂（SO₄）₃．
（2）“凈化”時(shí)KMnO₄首先將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，再氧化反應(yīng)生成的Mn²⁺．Fe²⁺被氧化為Fe³⁺
的離子方程式為MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O；濾渣2中兩種沉淀為Fe（OH）₃和MnO₂（填化學(xué)式）．
（3）“濾液3”中，若c（NH₄⁺）=c（NH₃•H₂O），則該溶液顯堿（填“酸”“堿”或“中”）性．
（4）“中和”時(shí)，不同原料配比{n（H₃PO₄）/n[Al（OH）₃]}對(duì)產(chǎn)品中{n（P₂O₅）/n[Al₂O₃]}的比值的影響如圖1所示，則“中和”時(shí)反應(yīng)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為3H₃PO₄）+Al（OH）₃=Al（H₂PO₄）₃+3H₂O．

Answer 1

分析 膨潤(rùn)土（主要成分：Al₂O₃•4SiO₂•3H₂O；含少量雜質(zhì)：FeO、Fe₂O₃、Na₂O等）為原料制備三聚磷酸鋁[AlH₂P₃O₁₀•2H₂O]，加稀硫酸，Al₂O₃、FeO、Fe₂O₃、Na₂O轉(zhuǎn)化為離子，SiO₂不溶于硫酸，過(guò)濾，濾液中含有Al³⁺、Fe²⁺、Fe³⁺，加高錳酸鉀溶液，F(xiàn)e²⁺被氧化為Fe³⁺，同時(shí)生成的錳離子可再被高錳酸鉀氧化成二氧化錳，調(diào)節(jié)PH值，得氫氧化鐵沉淀和二氧化錳沉淀，所以濾渣2為Fe（OH）₃、MnO₂，濾液中主要含有硫酸鋁及少量硫酸鈉雜質(zhì)，再加入氨水得氫氧化鋁沉淀，過(guò)濾，濾液3中含有硫酸鈉和硫酸銨還有氨水，氫氧化鋁中加入磷酸，縮合可得三聚磷酸鋁，據(jù)此答題．

解答 解：膨潤(rùn)土（主要成分：Al₂O₃•4SiO₂•3H₂O；含少量雜質(zhì)：FeO、Fe₂O₃、Na₂O等）為原料制備三聚磷酸鋁[AlH₂P₃O₁₀•2H₂O]，加稀硫酸，Al₂O₃、FeO、Fe₂O₃、Na₂O轉(zhuǎn)化為離子，SiO₂不溶于硫酸，過(guò)濾，濾液中含有Al³⁺、Fe²⁺、Fe³⁺，加高錳酸鉀溶液，F(xiàn)e²⁺被氧化為Fe³⁺，同時(shí)生成的錳離子可再被高錳酸鉀氧化成二氧化錳，調(diào)節(jié)PH值，得氫氧化鐵沉淀和二氧化錳沉淀，所以濾渣2為Fe（OH）₃、MnO₂，濾液中主要含有硫酸鋁及少量硫酸鈉雜質(zhì)，再加入氨水得氫氧化鋁沉淀，過(guò)濾，濾液3中含有硫酸鈉和硫酸銨還有氨水，氫氧化鋁中加入磷酸，縮合可得三聚磷酸鋁，
（1）Al₂O₃•4SiO₂•3H₂O與硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為Al₂O₃•4SiO₂•3H₂O+3H₂SO₄+（4n-6）H₂O=4SiO₂•nH₂O+Al₂（SO₄）₃，
故答案為：Al₂O₃•4SiO₂•3H₂O+3H₂SO₄+（4n-6）H₂O=4SiO₂•nH₂O+Al₂（SO₄）₃；
（2）根據(jù)上面的分析可知，F(xiàn)e²⁺被氧化為Fe³⁺的離子方程式為MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O，濾渣2中兩種沉淀為Fe（OH）₃和MnO₂，故答案為：MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O；MnO₂；
（3）濾液3中含有硫酸鈉和硫酸銨還有氨水，由于氨水的電離程度大于銨根離子的水解程度，所以當(dāng)溶液中c（NH₄⁺）=c（NH₃•H₂O）時(shí)該溶液顯堿性，故答案為：堿；
（4）根據(jù)圖可知，當(dāng)原料配比n（H₃PO₄）/n[Al（OH）₃]=3.0時(shí)，{n（P₂O₅）/n[Al₂O₃]}的比值最大，所以“中和”時(shí)反應(yīng)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為3H₃PO₄）+Al（OH）₃=Al（H₂PO₄）₃+3H₂O，故答案為：3H₃PO₄）+Al（OH）₃=Al（H₂PO₄）₃+3H₂O．

點(diǎn)評(píng) 本題以氧化鋁提取工藝流程為載體，考查元素化合物性質(zhì)及相互轉(zhuǎn)化、氧化還原、離子方程式、實(shí)驗(yàn)基本操作等知識(shí)點(diǎn)，注意把握制備原理，把握物質(zhì)的性質(zhì)以及相關(guān)反應(yīng)方程式的書寫，題目難度中等．