Question

【题目】明矾[KAl(SO4)2·12H2O] 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FeO ·xFe2O3)可制备明矾。工艺流程如下：回答下列问题：

(1)明矾净水的原理是______________________________(用离子方程式表示)。

(2)操作Ⅰ是________，操作Ⅱ是蒸发浓缩、__________、过滤、__________、干燥。

(3)检验滤液A中是否存在Fe2＋的试剂是________________(只用一种试剂)。

(4)将铝灰投入氢氧化钠溶液中生成气体的化学方程式是_______________________，在滤液A中加入高锰酸钾发生反应的离子方程式为(该条件下MnO4—转化为Mn2＋)：________________。

(5)已知：在pH＝3、加热条件下，MnO 可与Mn2＋反应生成MnO2。加入MnSO4发生反应的离子方程式为：________，滤渣2含有的物质是_______________。

Answer 1

【答案】Al3＋＋3H2OAl(OH)3(胶体)＋3H＋ 过滤 冷却结晶 洗涤 酸性高锰酸钾溶液(或铁氰化钾溶液) 2Al＋2NaOH＋2H2O=== 2NaAlO2＋3H2↑ 5Fe2＋＋MnO4－＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O 3Mn2＋＋2MnO4－＋2H2O===5MnO2↓＋4H＋ MnO2、Fe(OH)3

【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，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、干燥得到硫酸铝钾晶体；

（1）明矾净水是铝离子水解生成氢氧化铝具有吸附悬浮杂质的作用，反应的离子方程式为：Al3＋＋3H2OAl(OH)3(胶体)＋3H＋；

（2）固体和液体分离需要用过滤操作，操作Ⅰ是过滤，操作Ⅱ是溶液中得到晶体的方法，利用蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到明矾晶体；

（3）检验亚铁离子用高锰酸钾溶液或铁氰化钾溶液，滴入高锰酸钾溶液紫红色褪去，或加入铁氰化钾溶液会产生蓝色沉淀；

（4）将铝灰投入氢氧化钠溶液中反应生成氢气、偏铝酸钠，反应的化学方程式是2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑；酸性溶液中高锰酸钾溶液能氧化亚铁离子为铁离子，本身被还原为锰离子，反应的离子方程式为：5Fe2＋＋MnO4－＋8H＋=5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O，分析离子沉淀的pH范围，调节溶液pH=3，可以使使Fe3+转化成Fe(OH)3沉淀，并防止Al3+沉淀；故答案为：5Fe2++MnO4-+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O，使Fe3+转化成Fe(OH)3沉淀，并防止Al3+沉淀；

（5）在pH=3、加热条件下，MnO4-可与Mn2+反应生成MnO2。加入MnSO4发生反应，反应的离子方程式为：3Mn2++2MnO4-+2H2O=5MnO2↓+4H+；过滤得到反应中生成的难溶的二氧化锰沉淀和得到的氢氧化铁沉淀，答案为MnO2、Fe(OH)3。