Question

20．鋁灰的回收利用方法很多，現(xiàn)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：

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）加入過(guò)量稀硫酸溶解Al₂O₃的離子方程式是6H⁺+Al₂O₃═2Al³⁺+3H₂O．
（2）流程中加入的KMnO₄也可用H₂O₂代替，若用H₂O₂發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為H₂O₂+2FeSO₄+H₂SO₄═Fe₂（SO₄）₃+2H₂O．
（3）已知：濃度均為0.1mol•L^-1的金屬陽(yáng)離子，生成氫氧化物沉淀的pH如表：

	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

步驟③的目的是將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，并使Fe³⁺轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃沉淀而除去；
若在該濃度下除去鐵的化合物，調(diào)節(jié)pH的最大范圍是2.8≤pH＜3.4．
（4）操作④發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為3Mn²⁺+2MnO₄^-+2H₂O═5MnO₂↓+4H⁺；為了驗(yàn)證該操作所得固體中確實(shí)含有MnO₂，可選用的試劑是濃鹽酸和雙氧水．
（5）操作⑤“一系列操作”，下列儀器中不需用的是B（填序號(hào)）．
A．蒸發(fā)皿   B．坩堝    C．玻璃棒   D．酒精燈   E．漏斗．

Answer 1

分析 用含有Al₂O₃、SiO₂和少量FeO•xFe₂O₃的鋁灰制備Al₂（SO₄）₃•18H₂O，結(jié)合流程可知，水洗過(guò)濾，再加硫酸得到的固體為SiO₂，濾液中含Al³⁺、Fe³⁺、Fe²⁺，加入KMnO₄或H₂O₂等氧化劑是把Fe²⁺氧化為Fe³⁺，操作③調(diào)pH目的是使Fe³⁺生成Fe（OH）₃沉淀而除去，操作④加入MnSO₄，依據(jù)溶液紫紅色消失及操作④后的產(chǎn)物，可知MnSO₄與KMnO₄發(fā)生反應(yīng)生成MnO₂沉淀而除去MnO₄^-，濾液含Al₂（SO₄）₃，蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶得到Al₂（SO₄）₃•18H₂O，以此來(lái)解答．

解答 解：用含有Al₂O₃、SiO₂和少量FeO•xFe₂O₃的鋁灰制備Al₂（SO₄）₃•18H₂O，結(jié)合流程可知，水洗過(guò)濾，再加硫酸得到的固體為SiO₂，濾液中含Al³⁺、Fe³⁺、Fe²⁺，加入KMnO₄或H₂O₂等氧化劑是把Fe²⁺氧化為Fe³⁺，操作③調(diào)pH目的是使Fe³⁺生成Fe（OH）₃沉淀而除去，操作④加入MnSO₄，依據(jù)溶液紫紅色消失及操作④后的產(chǎn)物，可知MnSO₄與KMnO₄發(fā)生反應(yīng)生成MnO₂沉淀而除去MnO₄^-，濾液含Al₂（SO₄）₃，蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶得到Al₂（SO₄）₃•18H₂O，
（1）加入過(guò)量稀硫酸溶解Al₂O₃的離子方程式是6H⁺+Al₂O₃═2Al³⁺+3H₂O，
故答案為：6H⁺+Al₂O₃═2Al³⁺+3H₂O；
（2）用H₂O₂發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為H₂O₂+2FeSO₄+H₂SO₄═Fe₂（SO₄）₃+2H₂O，
故答案為：H₂O₂+2FeSO₄+H₂SO₄═Fe₂（SO₄）₃+2H₂O；
（3）鋁灰與稀硫酸反應(yīng)后生成Al³⁺、Fe³⁺、Fe²⁺，加入氧化劑把Fe²⁺氧化為Fe³⁺，操作③調(diào)pH目的是使Fe²⁺生成Fe（OH）₃沉淀而除去，不能使鋁離子轉(zhuǎn)化為沉淀，調(diào)節(jié)pH的最大范圍是2.8≤pH＜3.4，
故答案為：將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，并使Fe³⁺轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃沉淀而除去；2.8≤pH＜3.4；
（4）操作④加入MnSO₄，依據(jù)溶液紫紅色消失及操作④后的產(chǎn)物，可知MnSO₄與KMnO₄發(fā)生反應(yīng)生成MnO₂沉淀而除去MnO₄^-，溶液呈酸性配平電荷時(shí)用H⁺配平，離子反應(yīng)為3Mn²⁺+2MnO₄^-+2H₂O═5MnO₂↓+4H⁺；MnO₂與濃鹽酸加熱生成黃綠色氣體氯氣，MnO₂作催化劑使H₂O₂分解生成O₂，
故答案為：3Mn²⁺+2MnO₄^-+2H₂O═5MnO₂↓+4H⁺；濃鹽酸；雙氧水；
（5）因?yàn)锳l₂（SO₄）₃•18H₂O受熱分解，所以不能用直接蒸干的方法，而用冷卻結(jié)晶的方法，先蒸發(fā)濃縮使Al₂（SO₄）₃稀溶液變?yōu)闊岬臐馊芤海ㄐ枰�蒸發(fā)皿、玻璃棒、酒精燈），然后冷卻結(jié)晶（需要燒杯），過(guò)濾洗滌（需要漏斗、玻璃棒），
故答案為：B．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)的制備實(shí)驗(yàn)，為高頻考點(diǎn)，把握流程中的反應(yīng)、混合物分離提純方法為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾�，注意元素化合物知識(shí)與實(shí)驗(yàn)的結(jié)合，題目難度不大．