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(guò)量稀H₂SO₄，過(guò)濾；

Ⅱ.向?yàn)V液中加入過(guò)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(guò)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Fe^2＋的離子方程式補(bǔ)充完整：

MnO＋Fe^2＋＋________＝Mn^2＋＋Fe^3＋＋________。

(3)已知：

生成氫氧化物沉淀的pH

	Al(OH)3	Fe(OH)2	Fe(OH)3
開(kāi)始沉淀時(shí)[來(lái)源:學(xué).科.網(wǎng)]	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)己知：一定條件下，MnO可與Mn^2＋反應(yīng)生成MnO₂。

① 向 Ⅲ 的沉淀中加入濃HCl并加熱，能說(shuō)明沉淀中存在MnO₂的現(xiàn)象是__________。

② Ⅳ 中加入MnSO₄的目的是_____________________________________________。

Answer 1

解析：本題主要考查化工制備知識(shí)，意在考查考生的信息挖掘能力、實(shí)驗(yàn)探究能力以及解答綜合實(shí)驗(yàn)問(wèn)題的能力。由題給條件，加入過(guò)量稀硫酸，發(fā)生反應(yīng)：Al₂O₃＋3H₂SO₄===Al₂(SO₄)₃＋3H₂O，F(xiàn)eO·xFe₂O₃＋(3x＋1)H₂SO₄===FeSO₄＋xFe₂(SO₄)₃＋(3x＋1)H₂O，過(guò)濾后得到的濾液為Al₂(SO₄)₃、FeSO₄、Fe₂(SO₄)₃和硫酸的混合溶液，濾渣為SiO₂；向?yàn)V液中加入過(guò)量的高錳酸鉀溶液，目的是將Fe^2＋全部氧化為Fe^3＋，然后調(diào)節(jié)pH約為3，由題給表格(生成氫氧化物沉淀的pH)信息知，此時(shí)Fe^3＋全部轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀，上層溶液為KMnO₄和硫酸鋁，根據(jù)題給信息，一定條件下，MnO可與Mn^2＋反應(yīng)生成MnO₂，從而把上層溶液中的MnO除去，最后濃縮、結(jié)晶、分離。得到產(chǎn)品。(1)H₂SO₄溶解Al₂O₃的離子方程式是Al₂O₃＋6H^＋===2Al^3＋＋3H₂O。(2)由題意，在酸性條件下高錳酸鉀把Fe^2＋氧化成Fe^3＋，所以反應(yīng)物中添上H^＋，生成物中添上H₂O，配平得：MnO＋5Fe^2＋＋8H^＋===Mn^2＋＋5Fe^3＋＋4H₂O。(3)步驟Ⅱ的目的是將Fe^2＋全部氧化為Fe^3＋，然后調(diào)節(jié)pH約為3，使Fe^3＋全部轉(zhuǎn)化為Fe(OH)₃沉淀。(4)①根據(jù)反應(yīng)：MnO₂＋4HCl(濃)MnCl₂＋Cl₂↑＋2H₂O可知，有黃綠色氣體產(chǎn)生時(shí)說(shuō)明沉淀中有MnO₂；②加入MnSO₄可除去過(guò)量的MnO。

答案：(1)Al₂O₃＋6H^＋===2Al^3＋＋3H₂O　(2)5　8H^＋　5　4H₂O　(3)pH約為3時(shí)，F(xiàn)e^2＋和Al^3＋不能形成沉淀，將Fe^2＋氧化為Fe^3＋，可使鐵完全沉淀

(4)①生成黃綠色氣體　②除去過(guò)量的MnO