Question

【題目】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．向濾液中加入過量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：MnO4 -＋_______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	3.4	6.3	1.5
完全沉淀時	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，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_____________。

②Ⅳ中加入MnSO4的目的是___________________________________________。

Answer 1

【答案】Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O58H+54H2O將Fe2+氧化為Fe3+，調(diào)節(jié)pH值使鐵完全沉淀生成有黃綠色氣體加入MnSO4，除去過量的MnO4-

【解析】

(1)H2SO4溶解Al2O3生成硫酸鋁和水，反應(yīng)的離子方程式為：Al2O3＋6H＋=2Al3＋＋3H2O；

(2)步驟Ⅰ所得溶液中會有過量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MnO4—和Fe2＋的化學(xué)計量數(shù)之比為1∶5，然后觀察配平，得離子反應(yīng)方程式MnO4—＋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；故步驟Ⅱ的目的：將Fe2+氧化為Fe3+，調(diào)節(jié)pH值使鐵完全沉淀；

(4)①聯(lián)想Cl2的實驗室制法，很容易分析實驗設(shè)計的意圖，即通過是否產(chǎn)生Cl2來判斷沉淀中有無MnO2。能說明沉淀中存在MnO2的現(xiàn)象是生成有黃綠色氣體；②操作Ⅳ中加入MnSO4，紫紅色消失，說明過量的MnO4—因加入MnSO4而被轉(zhuǎn)化成沉淀，然后過濾，以除去MnO4—，保證產(chǎn)品的純度。