3.用含有Al2O3、SiO2和少量FeO•xFe2O3的鋁灰制備Al2(SO43•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.再經(jīng)過一系列操作,分離得到產(chǎn)品.
(1)步驟Ⅰ中過濾所得濾渣主要成分為:SiO2,H2SO4溶解Al2O3的離子方程式為:Al2O3+6H+=2Al3++3H2O.
(2)步驟Ⅱ中加入KMnO4時發(fā)生反應的離子方程式為:MnO4-+5Fe2++8H+=5Fe3++Mn2++4H2O.
(3)已知:生成氫氧化物沉淀的pH
Al(OH)3Fe(OH)2Fe(OH)3
開始沉淀時3.46.31.5
完全沉淀時4.78.32.8
注:金屬離子的起始濃度均為0.1mol•L-1
①根據(jù)表中數(shù)據(jù)解釋步驟Ⅱ的目的:pH約為3時,F(xiàn)e2+和Al3+不能形成沉淀,將Fe2+氧化為Fe3+,可使鐵完全沉淀,
②當Al3+開始沉淀時,F(xiàn)e3+的濃度約為:10-6.7 mol•L-1
(4)已知:一定條件下,MnO4-可與Mn2+反應生成MnO2
①向Ⅲ的沉淀中加入濃鹽酸并加熱,能說明沉淀中存在MnO2的現(xiàn)象是:生成黃綠色氣體.
②步驟Ⅳ中加入MnSO4的目的是:除去過量的MnO4-;.
(5)步驟Ⅴ中“一系列操作”是蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶.

分析 (1)Al2O3、FeO•xFe2O3能與硫酸反應,而SiO2不與硫酸反應,硫酸溶解氧化鋁生成硫酸鋁和水;
(2)依據(jù)氧化還原反應電子守恒和原子守恒,結合元素化合價變化分析產(chǎn)物和反應物,據(jù)此書寫離子方程式;
(3)①鐵離子開始沉淀和沉淀完全的溶液pH為1.5~2.8,鋁離子開始沉淀pH為3.4,亞鐵離子開始沉淀的溶液pH大于鋁離子完全沉淀pH,向濾液中加入過量KMnO4溶液,目的是氧化亞鐵離子為三價鐵離子,依據(jù)圖表數(shù)據(jù)分析可知,所以調節(jié)溶液的pH約為3,可以使鐵離子全部沉淀,鋁離子不沉淀分離;
②濃度為0.1mol•L-1的Fe3+開始沉淀時,溶液pH為1.5,所以Ksp[Fe(OH)3]=0.1×(10-14+1.53=1×10-38.5,當Al3+開始沉淀時,溶液pH為3.4,據(jù)此計算Fe3+的濃度;
(4)①向Ⅲ的沉淀中加入濃HCl并加熱,二氧化錳和濃鹽酸在加熱條件下反應生成氯化錳、氯氣和水;
②MnO4-可與Mn2+反應生成MnO2,過濾除去,所以可以利用MnSO4的溶液和高錳酸鉀溶液反應生成二氧化錳,把過量高錳酸根離子除去;
(5)從溶液中獲得Al2(SO43•18H2O晶體,可以通過蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶的方法;

解答 解:(1)Al2O3、FeO•xFe2O3能與硫酸反應,而SiO2不與硫酸反應,步驟Ⅰ過濾得到沉淀的主要成分為:SiO2,硫酸溶解氧化鋁生成硫酸鋁和水,反應的離子方程式為:Al2O3+6H+=2Al3++3H2O;
故答案為:SiO2;Al2O3+6H+=2Al3++3H2O;
(2)高錳酸根離子在酸溶液中被還原為錳離子,亞鐵離子被氧化為鐵離子,反應的離子方程式為:MnO4-+5Fe2++8H+=5Fe3++Mn2++4H2O,
故答案為:MnO4-+5Fe2++8H+=5Fe3++Mn2++4H2O;
(3)①鐵離子開始沉淀和沉淀完全的溶液pH為1.5~2.8,鋁離子開始沉淀pH為3.4,亞鐵離子開始沉淀的溶液pH大于鋁離子完全沉淀pH,向濾液中加入過量KMnO4溶液,目的是氧化亞鐵離子為三價鐵離子,依據(jù)圖表數(shù)據(jù)分析可知,所以調節(jié)溶液的pH約為3,可以使鐵離子全部沉淀,鋁離子不沉淀分離,步驟II的目的:pH約為3時,F(xiàn)e2+和Al3+不能形成沉淀,將Fe2+氧化為Fe3+,可使鐵完全沉淀,
故答案為:pH約為3時,F(xiàn)e2+和Al3+不能形成沉淀,將Fe2+氧化為Fe3+,可使鐵完全沉淀;
②濃度為0.1mol•L-1的Fe3+開始沉淀時,溶液pH為1.5,所以Ksp[Fe(OH)3]=0.1×(10-14+1.53=1×10-38.5,當Al3+開始沉淀時,溶液pH為3.4,即溶液中氫氧根離子的濃度為1×10-14+3.4 mol•L-1=1×10-10.6 mol•L-1,所以Fe3+的濃度為$\frac{1×10{\;}^{-38.5}}{(1×10{\;}^{-10.6})^{3}}$=10-6.7 mol•L-1,
故答案為:10-6.7 mol•L-1
(4)①向Ⅲ的沉淀中加入濃HCl并加熱,二氧化錳和濃鹽酸在加熱條件下反應生成氯化錳、氯氣和水生成的氯氣是黃綠色氣體,能說明沉淀中存在MnO2,
故答案為:生成黃綠色氣體;
②MnO4-可與Mn2+反應生成MnO2,過濾除去,所以可以利用MnSO4的溶液和高錳酸鉀溶液反應生成二氧化錳,把過量高錳酸根離子除去,
故答案為:除去過量的MnO4-;
(5)從溶液中獲得Al2(SO43•18H2O晶體,可以通過蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶的方法,
故答案為:蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶.

點評 本題考查實驗制備方案,側重考查學生對原理及操作的分析評價、對數(shù)據(jù)的分析運用、物質的分離提純等,需要學生具備知識的基礎,難度中等.

練習冊系列答案
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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

13.葡萄酒中的酒精是葡萄果實中的糖發(fā)酵后的產(chǎn)物(C6H12O6$\stackrel{酵母}{→}$2CH3CH2OH+2CO2↑).

Ⅰ、已知:實驗室制乙烯原理為CH3CH2OH$→_{170℃}^{濃硫酸}$CH2=═CH2↑+H2O,產(chǎn)生的氣體能使Br2 的四氯化碳溶液褪色,甲、乙同學用下列實驗驗證.(氣密性已檢驗,部分夾持裝置略如圖1).
實驗操作和現(xiàn)象:

操 作現(xiàn) 象
點燃酒精燈,加熱至170℃Ⅰ:A中燒瓶內液體漸漸變黑
Ⅱ:B內氣泡連續(xù)冒出,溶液逐漸褪色
實驗完畢,清洗燒瓶Ⅲ:A中燒瓶內附著少量黑色顆粒狀物,有刺激性氣味逸出
(1)溶液“漸漸變黑”,說明濃硫酸具有脫水性性.
(2)分析,甲認為是C2H4,乙認為不能排除SO2的作用.
①根據(jù)甲的觀點,使B中溶液褪色反應的化學方程式是CH2=CH2+Br2→CH2Br-CH2Br;
②乙根據(jù)現(xiàn)象認為實驗中產(chǎn)生的SO2和H2O,使B中有色物質反應褪色.
③為證實各自觀點,甲、乙重新實驗,設計與現(xiàn)象如下:
甲:在A、B間增加一個裝有某種試劑的洗氣瓶;現(xiàn)象:Br2的CCl4溶液褪色.
乙:用下列裝置按一定順序與A連接:(尾氣處理裝置略如圖2)
現(xiàn)象:C中溶液由紅棕色變?yōu)闇\紅棕色時,E中溶液褪色.
請回答下列問題:
a.甲設計實驗中A、B間洗氣瓶中盛放的試劑是NaOH溶液;乙設計的實驗D中盛放的試劑是濃硫酸,裝置連接順序為(d)cabe(f).
b.能說明確實是SO2使E中溶液褪色的實驗是加熱已經(jīng)褪色的品紅溶液,若紅色恢復,證明是SO2使品紅溶液褪色而不是Br2
c.乙為進一步驗證其觀點,取少量C中溶液,加入幾滴BaCl2溶液,振蕩,產(chǎn)生大量白色沉淀,淺紅棕色消失,發(fā)生反應的離子方程式是SO2+2H2O+Br2═4H++2Br-+SO42-、SO42-+Ba2+═BaSO4↓或SO2+2H2O+Br2+Ba2+═4H++2Br-+BaSO4↓.由此可得出的干燥的SO2 不能使Br2 的四氯化碳溶液褪色
Ⅱ、葡萄酒中常用Na2S2O5做抗氧化劑.
(3)0.5molNa2S2O5溶于水配成1L溶液,該溶液的pH=4.5.溶液中部分微粒濃度隨溶液酸堿性變化如圖3所示.寫出Na2S2O5溶于水時發(fā)生的化學方程式Na2S2O5+H2O=2NaHSO3
(4)已知:Ksp[BaSO4]=1×10-10,Ksp[BaSO3]=5×10-7.把部分被空氣氧化的該溶液的pH調為10,向溶液中滴加BaCl2溶液使SO42-沉淀完全[c(SO42-)≤1×10-5mol•L-1],此時溶液中c(SO32-)≤0.05mol•L-1

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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

14.對可逆反應2A(s)+3B(g)?C(g)+2D(g)△H<0,在一定條件下達到平衡,下列有關敘述正確的是( 。
A.增大B的濃度,v(正)>v(逆)
B.升高溫度,平衡向逆反應方向移動,v(正)減小
C.壓強增大一倍,平衡不移動,v (正)、v(逆)不變
D.增加A的量,平衡向正反應方向移動

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11.下列說法正確的是( 。
A.可用了達爾現(xiàn)象區(qū)分溶液與膠體
B.生石灰與水混合的過程只發(fā)生物理變化
C.明礬凈水只發(fā)生了物理變化
D.CuSO4•5H20 是一種混合物

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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

18.按要求寫出下列反應的化學方程式或離子方程式:
(1)硝酸見光分解的化學方程式4HNO3$\frac{\underline{\;光照\;}}{\;}$4NO2↑+O2↑+2H2O;
(2)氨的催化氧化反應的化學方程式4NH3+5O2$\frac{\underline{催化劑}}{△}$4NO+6H2O;
(3)鋅與稀硝酸按物質的量比2:5反應的離子方程式4Zn+10H++2NO3-=4N2O↑+4Zn2++5H2O或4Zn+10H++NO3-=NH4++4Zn2++3H2O;
(4)NaHCO3溶液與少量Ca(OH)2溶液反應的離子方程式Ca2++2OH-+2HCO3-=CaCO3↓+CO32-+2H2O;
(5)Cu2S與稀硝酸反應產(chǎn)生硝酸銅、硫酸、一氧化氮和水的化學方程式3Cu2S+22HNO3=6Cu(NO32+3H2SO4+10NO↑+8H2O.

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8.下列各組離子在指定溶液中可能大量共存的是( 。
①無色透明溶液中:K+、Ca2+、MnO4-、SO42-
②pH=11的溶液中:CO32-、Na+、[Al(OH)]4-、NO3-
③加入Al能放出H2的溶液中:Cl-、HCO3-、SO42-、NH4+
④由水電離出的c(OH-)=10-4mol•L-1的溶液中:NH4+、Al3+、Cl-、Br-
⑤有較多Fe3+的溶液中:Na+、NH4+、SCN-、Cl-
⑥酸性溶液中:Fe2+、Al3+、NO3-、I-、Cl-
A.①②④B.③⑥C.②④D.①③⑤⑥

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15.實現(xiàn)“節(jié)能減排”和“低碳經(jīng)濟”的一項重要課題就是如何將CO2轉化為可利用的資源.目前工業(yè)上有一種方法是用CO2來生產(chǎn)燃料甲醇.一定條件下發(fā)生反應:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g),如圖1表示該反應過程中能量(單位為kJ•mol-1)的變化:

(1)關于該反應的下列說法中,正確的是C(填字母).
A.△H>0,△S>0  B.△H>0,△S<0  C.△H<0,△S<0  D.△H<0,△S>0
(2)為探究反應原理,現(xiàn)進行如下實驗,在體積為l L的密閉容器中,充入l mol CO2和4mol H2,一定條件下發(fā)生反應:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g),測得CO2(g)和CH3OH(g)的濃度隨時間變化如上圖2所示.
①從反應開始到平衡,CO2的平均反應速率v(CO2)=0.075mol/(L•min);
②下列措施中能使化學平衡向正反應方向移動的是BD (填字母).
A.升高溫度  B.將CH3OH(g)及時液化抽出  C.選擇高效催化劑  D.再充入l molCO2和4molH2
(3)25℃,1.01×105Pa時,16g 液態(tài)甲醇完全燃燒,當恢復到原狀態(tài)時,放出363.3kJ的熱量,寫出該反應的熱化學方程式:CH3OH(l)+$\frac{3}{2}$O2(g)→CO2(g)+2H2O(l)△H=-726.6kJ/mol.
(4)選用合適的合金為電極,以氫氧化鈉、甲醇、水、氧氣為原料,可以制成一種以甲醇為原料的燃料電池,此電池的負極的電極反應式是:CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O.

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12.設NA為阿伏加德羅常數(shù)的值,下列敘述正確的是( 。
A.若1mol氯化鐵完全轉化為氫氧化鐵膠體,則分散系中膠體微粒數(shù)為NA
B.22.4LHCl中的分子數(shù)為NA
C.Na2O2與水充分作用生成0.1molO2時轉移的電子數(shù)為0.2NA
D.0.1mol鐵與足量鹽酸反應轉移的電子數(shù)為0.3NA

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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

13.用鈉鎂鋁分別與鹽酸反應城寫下面幾種情況的空白:
(1)稱取相同質量的鈉鎂鋁,然后分別與足量鹽酸反應,則產(chǎn)生的氫氣在通常條件下的體積之比為$\frac{1}{23}$:$\frac{1}{12}$:$\frac{1}{9}$.
(2)取相同物質的量的鈉鎂鋁,分別與足量鹽酸反應,則產(chǎn)生氫氣質量之比為1:2:3.
(3)如果要制取相同體積的氫氣(同溫同壓下),與足量的鹽酸分別反應時所消耗的鈉鎂鋁的質量之比為23:12:9;物質的量之比為6:3:2.

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