Question

【題目】明礬[KAl(SO4)2·12H2O] 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FeO ·xFe2O3)可制備明礬。工藝流程如下：回答下列問(wèn)題：

(1)明礬凈水的原理是______________________________(用離子方程式表示)。

(2)操作Ⅰ是________，操作Ⅱ是蒸發(fā)濃縮、__________、過(guò)濾、__________、干燥。

(3)檢驗(yàn)濾液A中是否存在Fe2＋的試劑是________________(只用一種試劑)。

(4)將鋁灰投入氫氧化鈉溶液中生成氣體的化學(xué)方程式是_______________________，在濾液A中加入高錳酸鉀發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為(該條件下MnO4—轉(zhuǎn)化為Mn2＋)：________________。

(5)已知：在pH＝3、加熱條件下，MnO 可與Mn2＋反應(yīng)生成MnO2。加入MnSO4發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：________，濾渣2含有的物質(zhì)是_______________。

Answer 1

【答案】Al3＋＋3H2OAl(OH)3(膠體)＋3H＋ 過(guò)濾 冷卻結(jié)晶 洗滌 酸性高錳酸鉀溶液(或鐵氰化鉀溶液) 2Al＋2NaOH＋2H2O=== 2NaAlO2＋3H2↑ 5Fe2＋＋MnO4－＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O 3Mn2＋＋2MnO4－＋2H2O===5MnO2↓＋4H＋ MnO2、Fe(OH)3

【解析】

鋁灰（含Al、Al2O3及少量SiO2和FeOxFe2O3），加入過(guò)量稀硫酸酸溶過(guò)濾，濾液為硫酸鋁、硫酸亞鐵、硫酸鐵，濾渣Ⅰ為二氧化硅，濾液A中加入稍過(guò)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(guò)量的高錳酸鉀過(guò)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(guò)濾、洗滌、干燥得到硫酸鋁鉀晶體；

（1）明礬凈水是鋁離子水解生成氫氧化鋁具有吸附懸浮雜質(zhì)的作用，反應(yīng)的離子方程式為：Al3＋＋3H2OAl(OH)3(膠體)＋3H＋；

（2）固體和液體分離需要用過(guò)濾操作，操作Ⅰ是過(guò)濾，操作Ⅱ是溶液中得到晶體的方法，利用蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥得到明礬晶體；

（3）檢驗(yàn)亞鐵離子用高錳酸鉀溶液或鐵氰化鉀溶液，滴入高錳酸鉀溶液紫紅色褪去，或加入鐵氰化鉀溶液會(huì)產(chǎn)生藍(lán)色沉淀；

（4）將鋁灰投入氫氧化鈉溶液中反應(yīng)生成氫氣、偏鋁酸鈉，反應(yīng)的化學(xué)方程式是2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑；酸性溶液中高錳酸鉀溶液能氧化亞鐵離子為鐵離子，本身被還原為錳離子，反應(yīng)的離子方程式為：5Fe2＋＋MnO4－＋8H＋=5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O，分析離子沉淀的pH范圍，調(diào)節(jié)溶液pH=3，可以使使Fe3+轉(zhuǎn)化成Fe(OH)3沉淀，并防止Al3+沉淀；故答案為：5Fe2++MnO4-+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O，使Fe3+轉(zhuǎn)化成Fe(OH)3沉淀，并防止Al3+沉淀；

（5）在pH=3、加熱條件下，MnO4-可與Mn2+反應(yīng)生成MnO2。加入MnSO4發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)的離子方程式為：3Mn2++2MnO4-+2H2O=5MnO2↓+4H+；過(guò)濾得到反應(yīng)中生成的難溶的二氧化錳沉淀和得到的氫氧化鐵沉淀，答案為MnO2、Fe(OH)3。