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：

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，調節(jié)溶液的pH約為3；

Ⅲ.加熱，產生大量棕色沉淀，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、結晶、分離，得到產品。

(1)H2SO4溶解Al2O3的離子方程式是___________________________________

_________________________。

(2)將MnO4—氧化Fe2＋的離子方程式補充完整：42—

 

(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。

根據表中數據解釋步驟Ⅱ的目的____________________________________。

(4)已知：一定條件下，MnO4— 可與Mn2＋反應生成MnO2。

①向Ⅲ的沉淀中加入濃HCl并加熱，能說明沉淀中存在MnO2的現象是

_________________________________________________________________。

②Ⅳ中加入MnSO4的目的是______________________________________。

 

Answer 1

(1)Al2O3＋6H＋=2Al3＋＋3H2O

(2)5　8H＋　5　4H2O

(3)pH約為3時，Fe2＋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　②除去過量的MnO4—

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

(2)步驟Ⅰ所得溶液中會有過量H2SO4，故反應在酸性條件下進行，由氧化還原反應中得失電子守恒可知MnO4—和Fe2＋的化學計量數之比為1∶5，然后觀察配平。得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＋。調節(jié)pH約為3，由表中數據分析，可知該條件使Fe3＋完全沉淀而Al3＋不被沉淀，從而達到分離Fe3＋和Al3＋的目的。

(4)①聯想Cl2的實驗室制法，很容易分析實驗設計的意圖，即通過是否產生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MnO4—因加入MnSO4而被轉化成沉淀，然后過濾，以除去MnO4—，保證產品的純度。