Question

20．铝灰的回收利用方法很多，现用含有Al₂O₃、SiO₂和少量FeO•xFe₂O₃的铝灰制备Al₂（SO₄）₃•18H₂O，工艺流程如下：

请回答下列问题：
（1）加入过量稀硫酸溶解Al₂O₃的离子方程式是6H⁺+Al₂O₃═2Al³⁺+3H₂O．
（2）流程中加入的KMnO₄也可用H₂O₂代替，若用H₂O₂发生反应的化学方程式为H₂O₂+2FeSO₄+H₂SO₄═Fe₂（SO₄）₃+2H₂O．
（3）已知：浓度均为0.1mol•L^-1的金属阳离子，生成氢氧化物沉淀的pH如表：

	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

步骤③的目的是将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，并使Fe³⁺转化为Fe（OH）₃沉淀而除去；
若在该浓度下除去铁的化合物，调节pH的最大范围是2.8≤pH＜3.4．
（4）操作④发生反应的离子方程式为3Mn²⁺+2MnO₄^-+2H₂O═5MnO₂↓+4H⁺；为了验证该操作所得固体中确实含有MnO₂，可选用的试剂是浓盐酸和双氧水．
（5）操作⑤“一系列操作”，下列仪器中不需用的是B（填序号）．
A．蒸发皿   B．坩埚    C．玻璃棒   D．酒精灯   E．漏斗．

Answer 1

分析 用含有Al₂O₃、SiO₂和少量FeO•xFe₂O₃的铝灰制备Al₂（SO₄）₃•18H₂O，结合流程可知，水洗过滤，再加硫酸得到的固体为SiO₂，滤液中含Al³⁺、Fe³⁺、Fe²⁺，加入KMnO₄或H₂O₂等氧化剂是把Fe²⁺氧化为Fe³⁺，操作③调pH目的是使Fe³⁺生成Fe（OH）₃沉淀而除去，操作④加入MnSO₄，依据溶液紫红色消失及操作④后的产物，可知MnSO₄与KMnO₄发生反应生成MnO₂沉淀而除去MnO₄^-，滤液含Al₂（SO₄）₃，蒸发浓缩、冷却结晶得到Al₂（SO₄）₃•18H₂O，以此来解答．

解答 解：用含有Al₂O₃、SiO₂和少量FeO•xFe₂O₃的铝灰制备Al₂（SO₄）₃•18H₂O，结合流程可知，水洗过滤，再加硫酸得到的固体为SiO₂，滤液中含Al³⁺、Fe³⁺、Fe²⁺，加入KMnO₄或H₂O₂等氧化剂是把Fe²⁺氧化为Fe³⁺，操作③调pH目的是使Fe³⁺生成Fe（OH）₃沉淀而除去，操作④加入MnSO₄，依据溶液紫红色消失及操作④后的产物，可知MnSO₄与KMnO₄发生反应生成MnO₂沉淀而除去MnO₄^-，滤液含Al₂（SO₄）₃，蒸发浓缩、冷却结晶得到Al₂（SO₄）₃•18H₂O，
（1）加入过量稀硫酸溶解Al₂O₃的离子方程式是6H⁺+Al₂O₃═2Al³⁺+3H₂O，
故答案为：6H⁺+Al₂O₃═2Al³⁺+3H₂O；
（2）用H₂O₂发生反应的化学方程式为H₂O₂+2FeSO₄+H₂SO₄═Fe₂（SO₄）₃+2H₂O，
故答案为：H₂O₂+2FeSO₄+H₂SO₄═Fe₂（SO₄）₃+2H₂O；
（3）铝灰与稀硫酸反应后生成Al³⁺、Fe³⁺、Fe²⁺，加入氧化剂把Fe²⁺氧化为Fe³⁺，操作③调pH目的是使Fe²⁺生成Fe（OH）₃沉淀而除去，不能使铝离子转化为沉淀，调节pH的最大范围是2.8≤pH＜3.4，
故答案为：将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，并使Fe³⁺转化为Fe（OH）₃沉淀而除去；2.8≤pH＜3.4；
（4）操作④加入MnSO₄，依据溶液紫红色消失及操作④后的产物，可知MnSO₄与KMnO₄发生反应生成MnO₂沉淀而除去MnO₄^-，溶液呈酸性配平电荷时用H⁺配平，离子反应为3Mn²⁺+2MnO₄^-+2H₂O═5MnO₂↓+4H⁺；MnO₂与浓盐酸加热生成黄绿色气体氯气，MnO₂作催化剂使H₂O₂分解生成O₂，
故答案为：3Mn²⁺+2MnO₄^-+2H₂O═5MnO₂↓+4H⁺；浓盐酸；双氧水；
（5）因为Al₂（SO₄）₃•18H₂O受热分解，所以不能用直接蒸干的方法，而用冷却结晶的方法，先蒸发浓缩使Al₂（SO₄）₃稀溶液变为热的浓溶液（需要蒸发皿、玻璃棒、酒精灯），然后冷却结晶（需要烧杯），过滤洗涤（需要漏斗、玻璃棒），
故答案为：B．

点评 本题考查物质的制备实验，为高频考点，把握流程中的反应、混合物分离提纯方法为解答的关键，侧重分析与实验能力的考查，注意元素化合物知识与实验的结合，题目难度不大．