Question

用含有A1₂O₃、SiO₂和少量FeO?xFe₂O₃的鋁灰制備A1₂（SO₄）₃?18H₂O，工藝流程如下（部分操作和條件略）：

（1）濾渣a可用于制造

 

．
（2）請將MnO₄^-氧化Fe²⁺的離子方程式補(bǔ)充完整：
若反應(yīng)中轉(zhuǎn)移了2mol電子，則消耗氧化劑的物質(zhì)的量為

 

mol．
（3）已知生成氫氧化物沉淀的pH如下：

	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

調(diào)節(jié)溶液pH約為3的目的是：

 

．
（4）取少量濾渣C于試管中，加入適量的雙氧水，產(chǎn)生能使帶火星小木條復(fù)燃的氣體，說明濾渣C的主要成分是

 

．請寫出加入MnSO₄時所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：

 

．
（5）A1₂（SO₄）₃?18H₂O溶于水溶液呈酸性的原因：

 

．（用離子方程式表示）

Answer 1

考點：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用

專題：實驗設(shè)計題

分析：含有A1₂O₃、SiO₂和少量FeO?xFe₂O₃的鋁灰加過量稀硫酸溶解，A1₂O₃、FeO?xFe₂O₃與硫酸反應(yīng)生成硫酸鋁、硫酸亞鐵、硫酸鐵的混合溶液，過濾得濾渣a為二氧化硅，濾液a加過量KMnO₄溶液，將二價鐵氧化成三價鐵，再調(diào)節(jié)溶液的pH使三價鐵沉淀，而鋁離子不沉淀，操作2再過濾的濾渣b為氫氧化鐵沉淀，濾液b主要含三價鋁離子和過量的高錳酸根，再加入硫酸錳還原過量的高錳酸根，操作3再過濾得到濾液c，再蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾得到粗產(chǎn)品，以此分析解答；
（1）根據(jù)以上分析，濾渣a為二氧化硅，主要用作制作光導(dǎo)纖維；
（2）MnO₄^-氧化Fe²⁺，Mn元素的化合價由+7價降低為+2價，F(xiàn)e元素的化合價由+2價升高為+3價，結(jié)合電子、電荷守恒及原子守恒分析；
（3）調(diào)節(jié)溶液的pH約為3，由表格數(shù)據(jù)可知，鐵離子完全轉(zhuǎn)化為沉淀；
（4）根據(jù)取少量濾渣C于試管中，加入適量的雙氧水，產(chǎn)生能使帶火星小木條復(fù)燃的氣體即氧氣，所以濾渣C主要是二氧化錳催化雙氧水分解生成氧氣；IV中加入MnSO₄，與MnO₄^-發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成二氧化錳．
（5）根據(jù)鋁離子水解反應(yīng)分析書寫；

解答： 解：含有A1₂O₃、SiO₂和少量FeO?xFe₂O₃的鋁灰加過量稀硫酸溶解，A1₂O₃、FeO?xFe₂O₃與硫酸反應(yīng)生成硫酸鋁、硫酸亞鐵、硫酸鐵的混合溶液，過濾得濾渣a為二氧化硅，濾液a加過量KMnO₄溶液，將二價鐵氧化成三價鐵，再調(diào)節(jié)溶液的pH使三價鐵沉淀，而鋁離子不沉淀，操作2再過濾的濾渣b為氫氧化鐵沉淀，濾液b主要含三價鋁離子和過量的高錳酸根，再加入硫酸錳還原過量的高錳酸根，操作3再過濾得到濾液c，再蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾得到粗產(chǎn)品；
（1）根據(jù)以上分析，濾渣a為二氧化硅，主要用作制作光導(dǎo)纖維，故答案為：光導(dǎo)纖維；
（2）MnO₄^-氧化Fe²⁺，Mn元素的化合價由+7價降低為+2價為氧化劑，F(xiàn)e元素的化合價由+2價升高為+3價為還原劑，由電子、電荷守恒及原子守恒可知，反應(yīng)為MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O，若反應(yīng)中轉(zhuǎn)移了2mol電子，則消耗氧化劑的物質(zhì)的量為

2

5

=0.4mol，故答案為：5；8H⁺；5；4H₂O；0.4mol；
（3）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，鐵離子開始沉淀和沉淀完全的溶液PH為1.5--2.8，鋁離子和亞鐵離子開始沉淀的溶液PH大于3，所以調(diào)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；
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；
（4）根據(jù)取少量濾渣C于試管中，加入適量的雙氧水，產(chǎn)生能使帶火星小木條復(fù)燃的氣體即氧氣，所以濾渣C主要是二氧化錳催化雙氧水分解生成氧氣；IV中加入MnSO₄，與MnO₄^-發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成二氧化錳，發(fā)生的離子方程式為：2 MnO₄^-+3Mn²⁺+2H₂O═5MnO₂+4 H⁺，故答案為：MnO₂；2 MnO₄^-+3Mn²⁺+2H₂O═5MnO₂+4 H⁺；
（5）A1₂（SO₄）₃?18H₂O溶于水溶液呈酸性的原因鋁離子水解反應(yīng)生成氫離子，離子方程式為：Al³⁺+3H₂O?Al（OH）₃+3 H⁺，
故答案為：Al³⁺+3H₂O?Al（OH）₃+3 H⁺；

點評：本題考查較綜合，涉及離子反應(yīng)方程式的書寫、沉淀生成及氧化還原反應(yīng)，為高頻考點，把握習(xí)題中的信息為解答的關(guān)鍵，側(cè)重氧化還原反應(yīng)及信息處理能力的考查，題目難度不大．