Question

【题目】明矾［KAl(SO4)212H2O］在生产、生活中有广泛用途：饮用水的净化；造纸工业上作施胶剂；食品工业的发酵剂等。利用炼铝厂的废料—铝灰（含 Al、Al2O3 及少量 SiO2 和 FeOxFe2O3）可制备明矾。工艺流程如下：

回答下列问题：

（1）欲配制 480 ml 1.0 mol / L H2SO4 溶液，需要 18 mol / L H2SO4 溶液的体积是 __，已有下列仪器：烧杯，量筒，胶头滴管，玻璃棒，还需用到的仪器是 ______。

（2）明矾净水的原理是 ________（用离子方程式表示）。

（3）检验滤液 A 中是否存在 Fe2+ 的实验操作是 ________。

（4）在滤液 A 中加入高锰酸钾溶液的目的是 ______（用离子方程式表示）（该条件下 MnO4- 转化为 Mn2+）

（5）已知：加入 MnSO4，Mn2+ 可与 MnO4- 反应生成 MnO2，该反应氧化剂与还原剂的物质的量之比为 ____。

（6）操作Ⅱ是 _____、______、过滤、洗涤、干燥。

Answer 1

【答案】27.8mL 500mL容量瓶 Al3＋＋3H2OAl(OH)3(胶体)＋3H＋ 取滤液少许于试管中，滴加铁氰化钾溶液，如果产生蓝色沉淀则有Fe2＋ (或滴加酸性高锰酸钾溶液，酸性高锰酸钾溶液褪色则有Fe2＋) 5Fe2＋＋MnO4-＋8H＋=5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O 2:3 蒸发浓缩 冷却结晶

【解析】

铝灰（含Al、Al2O3及少量SiO2和FeOxFe2O3），加入过量稀硫酸酸溶过滤，滤液为硫酸铝、硫酸亚铁、硫酸铁，滤渣Ⅰ为二氧化硅和不溶性杂质，滤液A中加入稍过量高锰酸钾溶液氧化亚铁离子为铁离子，调节溶液PH使铁离子全部沉淀，铝离子不沉淀，加入适量硫酸锰除去过量的高锰酸钾过滤得到二氧化锰固体和氢氧化铁沉淀，滤液主要是硫酸铝溶液，加入硫酸钾蒸发浓缩，冷却结晶过滤洗涤得到硫酸铝钾晶体。

（1）欲配制 480 mL1.0 mol / L H2SO4 溶液，选用500 mL的容量瓶，设需要浓硫酸的体积是V mL，根据稀释前后硫酸物质的量不变，V mL×18 mol / L=500 mL×1 mol / L，V= 27.8mL；用量筒量取27.8mL浓硫酸，沿烧杯内壁缓慢倒入含有适量蒸馏水的烧杯中，并用玻璃棒搅拌，冷却到室温，用玻璃棒引流移入500 mL容量瓶，向容量瓶中倒入蒸馏水，至液面离刻度线1~2cm，改用胶头滴管滴加蒸馏水，至凹液面最低处与刻度线相切，并摇匀。所以需要烧杯，量筒，胶头滴管，玻璃棒，500mL容量瓶。

（2）明矾中铝离子水解生成氢氧化铝胶体，吸附水中的悬浮物，反应的离子方程式是Al3＋＋3H2OAl(OH)3(胶体)＋3H＋；

（3）Fe2+与铁氰化钾溶液反应生成蓝色沉淀，所以检验Fe2+ 的实验操作是：取滤液少许于试管中，滴加铁氰化钾溶液，如果产生蓝色沉淀则有Fe2＋(或滴加酸性高锰酸钾溶液，酸性高锰酸钾溶液褪色则有Fe2＋)；

（4）高锰酸钾溶液具有氧化性，把Fe2+氧化为Fe3+，反应的离子方程式是5Fe2＋＋MnO4-＋8H＋=5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O；

（5）加入MnSO4，Mn2+ 可与 MnO4- 反应生成 MnO2，MnSO4中锰元素的化合价由+2升高为+4，MnO4-中锰元素的化合价由+7降低为+4，所以氧化剂MnO4-与还原剂MnSO4的物质的量之比为2:3；

（6）硫酸铝钾溶液蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到硫酸铝钾晶体。