Question

18．以冶鋁的廢棄物鋁灰為原料制取超細(xì)α-氧化鋁，既降低環(huán)境污染又可提高鋁資源的利用率．已知鋁灰主要成分為Al₂O₃（含少量雜質(zhì)SiO₂、FeO、Fe₂O₃），其制備實(shí)驗(yàn)流程如圖1：

（1）鋁灰中氧化鋁與硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為Al₂O₃+3H₂SO₄=Al₂（SO₄）₃+3H₂O．
（2）加30%的H₂O₂溶液的目的是氧化Fe²⁺為Fe³⁺，有利于在沉鐵過程中除去．
（3）煅燒硫酸鋁銨晶體，發(fā)生的主要反應(yīng)為：
4[NH₄Al（SO₄）₂•12H₂O]$\frac{\underline{\;1240℃\;}}{\;}$2Al₂O₃+2NH₃↑+N₂↑+5SO₃↑+3SO₂↑+53H₂O，將產(chǎn)生的氣體通過如圖2所示的裝置．
①集氣瓶中收集到的氣體為N₂（填化學(xué)式）．
②KMnO₄溶液褪色（MnO₄^-還原為Mn²⁺），此褪色過程中，氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為2：5．

Answer 1

分析 鋁灰的主要成分為Al₂O₃（含少量雜質(zhì)SiO₂、FeO、Fe₂O₃）加稀硫酸，Al₂O₃、FeO、Fe₂O₃轉(zhuǎn)化為離子，SiO₂不溶于硫酸，過濾，濾液中含有Al³⁺、Fe²⁺、Fe³⁺，加雙氧水，F(xiàn)e²⁺被氧化為Fe³⁺，加入K₄[Fe（CN）₆]Fe³⁺轉(zhuǎn)化為沉淀，過濾，在濾液中加入硫酸銨，生成NH₄Al（SO₄）₂，結(jié)晶、干燥、煅燒得到α-Al₂O₃，
（1）Al₂O₃與硫酸反應(yīng)生成硫酸鋁和水；
（2）加30%的H₂O₂溶液Fe²⁺被氧化為Fe³⁺；
（3）①NH₄Al（SO₄）₂•12H₂O分解生成的氣體NH₃和SO₃被亞硫酸鈉吸收，二氧化硫被高錳酸鉀吸收；
②KMnO₄與二氧化硫反應(yīng)生成硫酸根離子和錳離子．

解答 解：（1）Al₂O₃與硫酸反應(yīng)生成硫酸鋁和水，其反應(yīng)的方程式為：Al₂O₃+3H₂SO₄=Al₂（SO₄）₃+3H₂O；
故答案為：Al₂O₃+3H₂SO₄=Al₂（SO₄）₃+3H₂O；
（2）濾液中含有Al³⁺、Fe²⁺、Fe³⁺，加30%的H₂O₂溶液Fe²⁺被氧化為Fe³⁺，有利于生成氫氧化鐵沉淀而除去，
故答案為：氧化Fe²⁺為Fe³⁺，有利于在沉鐵過程中除去；
（3）①NH₄Al（SO₄）₂•12H₂O分解生成的氣體NH₃和SO₃被亞硫酸鈉吸收，二氧化硫被高錳酸鉀吸收，所以最后集氣瓶中收集到的氣體是N₂；
故答案為：N₂；
②酸性條件下，KMnO₄與二氧化硫反應(yīng)生成硫酸根離子和錳離子，其反應(yīng)的離子方程式為：2MnO₄^-+5SO₂+2H₂O=2Mn²⁺+5SO₄^2-+4H⁺，氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為2：5，
故答案為：2：5．

點(diǎn)評(píng) 本題以氧化鋁提取工藝流程為載體，綜合考查元素化合物性質(zhì)及相互轉(zhuǎn)化、氧化還原、離子方程式、實(shí)驗(yàn)基本操作等知識(shí)點(diǎn)，為高考常見題型，側(cè)重于學(xué)生的分析能力和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾�，注意把握制備原理，把握物質(zhì)的性質(zhì)以及相關(guān)反應(yīng)方程式的書寫，題目難度中等．