Question

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)回答下列問題：
（1）加入過量稀硫酸溶液溶解Al₂O₃的離子方程式是

 

．
（2）流程中加入的KMnO₄也可用H₂O₂代替，若用H₂O₂，則發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

．
（3）已知濃度均為0.1mol/L的金屬陽離子，生成氫氧化物沉淀的pH如表：

物質(zhì)	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

 

．若在該濃度下除去鐵的化合物，調(diào)節(jié)pH值的范圍是

 

．
（4）操作④的作用是

 

；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

 

．
（5）在操作⑤的“一系列操作”中，下列儀器不需要的是

 

（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

考點(diǎn)：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用,制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：鋁灰水洗過濾除去不溶性雜質(zhì)SiO₂，加入過量稀硫酸酸溶過濾，得到濾液中含有Al³⁺、Fe³⁺、Fe²⁺，加入高錳酸鉀溶液調(diào)節(jié)溶液PH氧化亞鐵離子為鐵離子，加入MnSO4和過量的高錳酸鉀溶液反應(yīng)生成二氧化錳沉淀，過濾得到濾液中主要是鋁離子，經(jīng)過蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾洗滌得到硫酸鋁晶體；
（1）Al2O3溶于過量硫酸反應(yīng)生成硫酸鋁和水；
（2）過氧化氫酸性溶液中氧化硫酸亞鐵為硫酸鐵；
（3）步驟③是將亞鐵離子氧化為鐵離子，并將鐵離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀除去，調(diào)節(jié)pH值的范圍是沉淀鐵離子不沉淀鋁離子2.8≤PH＜3.4；
（4）操作④的作用是利用硫酸錳和高錳酸鉀反應(yīng)生成二氧化錳沉淀除去；為了驗(yàn)證該操作所得固體中確實(shí)含有MnO₂，加入濃鹽酸是否溶解生成  黃綠色氣體檢驗(yàn)；
（5）在操作⑤的“一系列操作”是蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾洗滌，依據(jù)操作風(fēng)分析所需儀器；

解答： 解：鋁灰水洗過濾除去不溶性雜質(zhì)SiO₂，加入過量稀硫酸酸溶過濾，得到濾液中含有Al³⁺、Fe³⁺、Fe²⁺，加入高錳酸鉀溶液調(diào)節(jié)溶液PH氧化亞鐵離子為鐵離子，加入MnSO4和過量的高錳酸鉀溶液反應(yīng)生成二氧化錳沉淀，過濾得到濾液中主要是鋁離子，經(jīng)過蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾洗滌得到硫酸鋁晶體；
（1）Al₂O₃溶于過量硫酸反應(yīng)生成硫酸鋁和水，反應(yīng)的離子方程式為：6H⁺+Al₂O₃=2Al³⁺+3H₂O；
故答案為：：6H⁺+Al₂O₃=2Al³⁺+3H₂O；
（2）過氧化氫酸性溶液中氧化硫酸亞鐵為硫酸鐵，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）步驟③是將亞鐵離子氧化為鐵離子，并將鐵離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀除去，調(diào)節(jié)pH值的范圍是沉淀鐵離子不沉淀鋁離子2.8≤PH＜3.4；
故答案為：亞鐵離子氧化為鐵離子，并將鐵離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀除去，2.8≤PH＜3.4；
（4）操作④的作用是利用硫酸錳和高錳酸鉀反應(yīng)生成二氧化錳沉淀除去；為了驗(yàn)證該操作所得固體中確實(shí)含有MnO₂，加入濃鹽酸是否溶解生成  黃綠色氣體檢驗(yàn)；
故答案為：剩余的MnO₄^-和Mn²⁺反應(yīng)生成MnO₂沉淀除去，濃鹽酸；
（5）在操作⑤的“一系列操作”是蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾洗滌，依據(jù)操作分析所需儀器為蒸發(fā)皿，玻璃棒、酒精燈、漏斗，坩堝是給固體加熱 的儀器，不需要坩堝；
故答案為：B．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了金屬化合物的性質(zhì)，離子方程式書寫，溶度積常數(shù)的應(yīng)用及其實(shí)驗(yàn)儀器的選擇，分析流程掌握物質(zhì)選擇和實(shí)驗(yàn)基本操作是解題關(guān)鍵，題目難度中等．