Question

【題目】明礬［KAl(SO4)212H2O］在生產(chǎn)、生活中有廣泛用途：飲用水的凈化；造紙工業(yè)上作施膠劑；食品工業(yè)的發(fā)酵劑等。利用煉鋁廠的廢料—鋁灰（含 Al、Al2O3 及少量 SiO2 和 FeOxFe2O3）可制備明礬。工藝流程如下：

回答下列問題：

（1）欲配制 480 ml 1.0 mol / L H2SO4 溶液，需要 18 mol / L H2SO4 溶液的體積是 __，已有下列儀器：燒杯，量筒，膠頭滴管，玻璃棒，還需用到的儀器是 ______。

（2）明礬凈水的原理是 ________（用離子方程式表示）。

（3）檢驗濾液 A 中是否存在 Fe2+ 的實驗操作是 ________。

（4）在濾液 A 中加入高錳酸鉀溶液的目的是 ______（用離子方程式表示）（該條件下 MnO4- 轉(zhuǎn)化為 Mn2+）

（5）已知：加入 MnSO4，Mn2+ 可與 MnO4- 反應(yīng)生成 MnO2，該反應(yīng)氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為 ____。

（6）操作Ⅱ是 _____、______、過濾、洗滌、干燥。

Answer 1

【答案】27.8mL 500mL容量瓶 Al3＋＋3H2OAl(OH)3(膠體)＋3H＋ 取濾液少許于試管中，滴加鐵氰化鉀溶液，如果產(chǎn)生藍色沉淀則有Fe2＋ (或滴加酸性高錳酸鉀溶液，酸性高錳酸鉀溶液褪色則有Fe2＋) 5Fe2＋＋MnO4-＋8H＋=5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O 2:3 蒸發(fā)濃縮 冷卻結(jié)晶

【解析】

鋁灰（含Al、Al2O3及少量SiO2和FeOxFe2O3），加入過量稀硫酸酸溶過濾，濾液為硫酸鋁、硫酸亞鐵、硫酸鐵，濾渣Ⅰ為二氧化硅和不溶性雜質(zhì)，濾液A中加入稍過量高錳酸鉀溶液氧化亞鐵離子為鐵離子，調(diào)節(jié)溶液PH使鐵離子全部沉淀，鋁離子不沉淀，加入適量硫酸錳除去過量的高錳酸鉀過濾得到二氧化錳固體和氫氧化鐵沉淀，濾液主要是硫酸鋁溶液，加入硫酸鉀蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶過濾洗滌得到硫酸鋁鉀晶體。

（1）欲配制 480 mL1.0 mol / L H2SO4 溶液，選用500 mL的容量瓶，設(shè)需要濃硫酸的體積是V mL，根據(jù)稀釋前后硫酸物質(zhì)的量不變，V mL×18 mol / L=500 mL×1 mol / L，V= 27.8mL；用量筒量取27.8mL濃硫酸，沿燒杯內(nèi)壁緩慢倒入含有適量蒸餾水的燒杯中，并用玻璃棒攪拌，冷卻到室溫，用玻璃棒引流移入500 mL容量瓶，向容量瓶中倒入蒸餾水，至液面離刻度線1~2cm，改用膠頭滴管滴加蒸餾水，至凹液面最低處與刻度線相切，并搖勻。所以需要燒杯，量筒，膠頭滴管，玻璃棒，500mL容量瓶。

（2）明礬中鋁離子水解生成氫氧化鋁膠體，吸附水中的懸浮物，反應(yīng)的離子方程式是Al3＋＋3H2OAl(OH)3(膠體)＋3H＋；

（3）Fe2+與鐵氰化鉀溶液反應(yīng)生成藍色沉淀，所以檢驗Fe2+ 的實驗操作是：取濾液少許于試管中，滴加鐵氰化鉀溶液，如果產(chǎn)生藍色沉淀則有Fe2＋(或滴加酸性高錳酸鉀溶液，酸性高錳酸鉀溶液褪色則有Fe2＋)；

（4）高錳酸鉀溶液具有氧化性，把Fe2+氧化為Fe3+，反應(yīng)的離子方程式是5Fe2＋＋MnO4-＋8H＋=5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O；

（5）加入MnSO4，Mn2+ 可與 MnO4- 反應(yīng)生成 MnO2，MnSO4中錳元素的化合價由+2升高為+4，MnO4-中錳元素的化合價由+7降低為+4，所以氧化劑MnO4-與還原劑MnSO4的物質(zhì)的量之比為2:3；

（6）硫酸鋁鉀溶液蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥得到硫酸鋁鉀晶體。