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MnO氧化Fe2＋的離子方程式補(bǔ)充完整：

MnO＋Fe2＋＋________===Mn2＋＋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，MnO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_____________________________。

②Ⅳ中加入MnSO4的目的是___________________________。

Answer 1

答案　(1)Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O

(2)5　8　H＋　5　4　H2O

(3)pH約為3時(shí)，F(xiàn)e2＋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�、诔�去過量的MnO

解析　(1)H2SO4溶解Al2O3的離子方程式為Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O，在操作Ⅰ中，F(xiàn)eO·xFe2O3也同時(shí)被溶解，濾液中含有Al3＋、Fe2＋、Fe3＋等。

(2)步驟Ⅰ所得溶液中會(huì)有過量H2SO4，故反應(yīng)在酸性條件下進(jìn)行，由氧化還原反應(yīng)中得失電子守恒可知MnO和Fe2＋的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比為1∶5，然后觀察配平。得MnO＋5Fe2＋＋8H＋===Mn2＋＋5Fe3＋＋4H2O。

(3)步驟Ⅱ中，加入過量KMnO4溶液目的是把Fe2＋氧化成易除去的Fe3＋。調(diào)節(jié)pH約為3，由表中數(shù)據(jù)分析，可知該條件使Fe3＋完全沉淀而Al3＋不被沉淀，從而達(dá)到分離Fe3＋和Al3＋的目的。

(4)①聯(lián)想Cl2的實(shí)驗(yàn)室制法，很容易分析實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的意圖，即通過是否產(chǎn)生Cl2來判斷沉淀中有無MnO2。②操作Ⅳ中加入MnSO4，紫紅色消失，說明過量的MnO因加入MnSO4而被轉(zhuǎn)化成沉淀，然后過濾除去MnO，保證產(chǎn)品的純度。