题目内容
4．铝灰是电解铝或铸造铝生产工艺中产生的熔渣经冷却加工后的产物，其作用成分为金属铝、三氧化二铝、二氧化硅及少量的氧化亚铁、氧化铁等．用铝灰制备Al2（SO4）3•18H2O，工艺流程如下（部分操作或条件略）：Ⅰ．向铝灰中加入过量稀硫酸，过滤；
Ⅱ．向滤液中加入过量KMnO4溶液，然后调节溶液的PH约为3；
Ⅲ．加热，产生大量棕色沉淀，静置，上层溶液呈紫红色；
Ⅳ．加入MnSO4至紫红色消失，过滤；
Ⅴ．浓缩、结晶、分离，得到产品．
已知：生成氢氧化物沉淀与PH的关系
| Al（OH）3 | Fe（OH）2 | Fe（OH）3 | |
| 开始沉淀时 | 3.4 | 6.3 | 1.5 |
| 完全沉淀时 | 4.7 | 8.3 | 2.8 |
（2）已知：一定条件下，MnO4-与Mn2+反应生成MnO2．
①向步骤Ⅲ产生的沉淀中加入浓盐酸并加热，能说明沉淀中存在MnO2的现象是生成黄绿色气体．
②Ⅳ中加入MnSO4的目的是除去过量的MnO4-．
（3）对Al2（SO4）3粗产品进行定量分析，步骤如图所示：
①操作c是称量，所需仪器名称为托盘天平．
②加入试剂b后发生反应的离子方程式为Al3++3NH3•H2O═Al（OH）3↓+3NH4+．
③配制的Al2（SO4）3的待测液中c（Al3+）=5.0mol/L．（保留两位有效数字）
分析 铝灰加入过量稀硫酸酸溶过滤，除去不溶性杂质SiO2，得到滤液中含有Al3+、Fe3+、Fe2+，加入高锰酸钾溶液调节溶液PH氧化亚铁离子为铁离子，向滤液中加入过量KMnO4溶液，目的是氧化亚铁离子为三价铁离子，依据图表数据分析可知，铁离子开始沉淀和沉淀完全的溶液pH为1.5～2.8，铝离子和亚铁离子开始沉淀的溶液pH大于3，所以调节溶液的pH约为3，可以使铁离子全部沉淀，铝离子不沉淀分离；向Ⅲ的沉淀中加入浓HCl并加热，二氧化锰和浓盐酸在加热条件下反应生成氯化锰、氯气和水，生成的氯气是黄绿色气体，加入MnSO4和过量的高锰酸钾溶液反应生成二氧化锰沉淀，过滤得到滤液中主要是铝离子，经过浓缩、结晶、分离，得到产品．
（1）MnO4-氧化Fe2+，Mn元素的化合价由+7价降低为+2价，Fe元素的化合价由+2价升高为+3价，结合电子、电荷守恒及原子守恒分析；
（2）①浓盐酸和二氧化锰再加热条件下生成黄绿色气体氯气；
②加入MnSO4至紫红色消失，目的是除去过量高锰酸根离子；
（3）Al2（SO4）3粗产品进行定量分析，先将粗产品溶于水，过滤除去不溶物，取25mL作待测液，加入氨水生成氢氧化铝沉淀，过滤得到氢氧化铝固体，灼烧后仍为固体，称量固体用托盘天平，据此分析解答．
解答 解：（1）MnO4-氧化Fe2+，Mn元素的化合价由+7价降低为+2价，Fe元素的化合价由+2价升高为+3价，由电子、电荷守恒及原子守恒可知，反应为MnO4-+5Fe2++8H+=Mn2++5Fe3++4H2O，
故答案为：MnO4-+5Fe2++8H+=Mn2++5Fe3++4H2O；
（2）①向Ⅲ的沉淀中加入浓HCl并加热，二氧化锰和浓盐酸在加热条件下反应生成氯化锰、氯气和水，生成的氯气是黄绿色气体，能说明沉淀中存在MnO2的现象是生成黄绿色气体；
故答案为：生成黄绿色气体；
②一定条件下，MnO4-可与Mn2+反应生成MnO2，过滤除去，所以可以利用MnSO4的溶液和高锰酸钾溶液反应生成二氧化锰，把过量高锰酸根离子除去；
故答案为：除去过量的MnO4-；
（3）Al2（SO4）3粗产品进行定量分析，先将粗产品溶于水，过滤除去不溶物，取25mL作待测液，加入氨水Al3++3NH3•H2O═Al（OH）3↓+3NH4+，过滤得到氢氧化铝固体，灼烧2Al（OH）3$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Al2O3+3H2O，称量Al2O3固体用托盘天平，6.4gAl2O3的物质的量为：n=$\frac{6.4g}{102g/mol}$≈0.06275mol，n[Al2O3]=n[Al2（SO4）3]=0.06275mol，配制的Al2（SO4）3的待测液中c（Al3+）=$\frac{0.06275mol×2}{0.025L}$≈5.0mol/L，
故答案为：称量；托盘天平；Al3++3NH3•H2O═Al（OH）3↓+3NH4+；5．
点评 本题考查了镁、铝、铁及其化合物性质的应用，主要是混合物分离的方法和实验设计，加入氧化剂氧化亚铁离子，调节溶液PH是沉淀分离是解题的关键，题目难度中等．
| 阳离子 | K+ Ag+ Mg2+ Cu2+ Al3+ NH4+ |
| 阴离子 | Cl- CO32- NO3 - SO42- I- |
Ⅰ．取该无色溶液5mL，滴加一滴氨水有沉淀生成，且离子种类增加．
Ⅱ．用铂丝蘸取溶液，在火焰上灼烧，透过蓝色钴玻璃观察，无紫色火焰．
Ⅲ．另取溶液加入过量盐酸，有无色气体生成，该无色气体遇空气变成红棕色．
Ⅳ．向Ⅲ中所得的溶液中加入BaCl2 溶液，有白色沉淀生成．
请推断：
（1）由Ⅰ、Ⅱ判断，溶液中一定不含有的阳离子是K+、NH4+、Cu2+．
（2）Ⅲ中加入盐酸生成无色气体的离子方程式是6I-+2NO3-+8H+═3I2+2NO↑+4H2O．
（3）甲同学最终确定原溶液中所含阳离子有Mg2+、Al3+，阴离子有Cl-、I-、NO3-、SO42-；并据此推测原溶液应该呈酸性，原因是Mg2++2H2O?Mg（OH）2+2H+、Al3++3H2O?Al（OH）3+3H+（用离子方程式说明）．
（4）另取100mL原溶液，加入足量的NaOH溶液，此过程中涉及的离子方程式为Mg2++2OH-═Mg（OH）2↓、Al3++4OH-═AlO2-+2H2O．充分反应后过滤，洗涤，灼烧沉淀至恒重，得到的固体质量为0.4g．
| A． |  | |
| B． | 液氯、氯气 | |
| C． | O2、O3 | |
| D． | ${\;}_{17}^{35}Cl$、${\;}_{17}^{37}Cl$ |
| A． | 可燃冰释放的甲烷属于烃 | B． | 可燃冰是水变油，属于化学变化 | ||
| C． | 甲烷与异丁烷为同系物 | D． | 天然气是一种重要的化工原料 |
| A． | 在含有Fe3+大量的溶液中：NH4+、Na+、Cl-、SCN- | |
| B． | 某无色透明溶液：NH4+、K+、SO32-、Cr2O72- | |
| C． | 在c（H+）=0.1mol/L的溶液中：K+、Mg2+、Cl-、NO3- | |
| D． | 在能与Al反应产生H2的溶液中：NH4+、NO3-、SO42-、HCO3- |
| A． | 砷在通常情况下是固体 | |
| B． | 可以存在-3、+3、+5等多种化合物 | |
| C． | As2O5对应水化物的酸性比H3PO4强 | |
| D． | 砷的气态氢化物比磷的气态氢化物稳定性差 |
| A． | 乙烷和乙烯都能与氢气在一定条件下发生加成反应 | |
| B． | 乙醇，乙酸均能与氢氧化钠溶液反应生成盐和水 | |
| C． | 高分子化合物是指相对分子质量大于1000的化合物 | |
| D． | 乙醇，乙酸和乙酸乙酯用饱和Na2CO3溶液鉴别 |
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