题目内容
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+的方法是 （只用一种试剂）
（4）在滤液A中加入高锰酸钾的目的是 ，发生反应的离子方程式为（该条件下Fe2+转化为Fe3+，MnO4-转化为Mn2+） ．
已知：生成氢氧化物沉淀的pH如下表所示
注：金属离子的起始浓度为0.1mol?L-1
根据表中数据解释调pH=3的目的 ．
（5）己知：在pH=3、加热条件下，MnO4-可与Mn2+反应生成MnO2．加入MnS04发生反应的离子方程式为： ．滤渣2含有的物质是 ．
（6）以Al和NiO（OH）为电极，KOH溶液为电解液可组成新型、高效电池，充放电过程中，发生Ni（OH）2与NiO（OH）之间的转化，写出放电时电池反应的化学方程式 ．
回答下列问题：
（1）明矾净水的原理是（用离子方程表示）
（2）操作Ⅰ是
（3）检验滤液A中是否存在Fe2+的方法是
（4）在滤液A中加入高锰酸钾的目的是
已知：生成氢氧化物沉淀的pH如下表所示
| 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 |
根据表中数据解释调pH=3的目的
（5）己知：在pH=3、加热条件下，MnO4-可与Mn2+反应生成MnO2．加入MnS04发生反应的离子方程式为：
（6）以Al和NiO（OH）为电极，KOH溶液为电解液可组成新型、高效电池，充放电过程中，发生Ni（OH）2与NiO（OH）之间的转化，写出放电时电池反应的化学方程式
考点：制备实验方案的设计,物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用
专题：实验设计题
分析：（1）明矾中等弱酸根离子Al3+水解产生氢氧化铝胶体，能够吸附水中悬浮的物质形成沉淀而除去，从而达到达到净水的目的；
（2）根据制备流程可知，操作Ⅰ是把难溶性固体与溶液分离的操作；操作Ⅱ通过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等操作获得明矾；
（3）铁氰化钾溶液与Fe2+反应生成蓝色沉淀，据此完成亚铁离子的检验；
（4）根据制备流程，铁离子比亚铁离子更容易除去，所以加入高锰酸钾溶液可以将亚铁离子氧化成铁离子；根据题中信息判断反应物、生成物，然后写出反应的离子方程式；根据表中数据进行判断，溶液的pH=3时Fe3+可以形成沉淀Fe（OH）3；
（5）根据题意“在pH=3、加热条件下，MnO4-可与Mn2+反应生成MnO2”写出反应的离子方程式；在溶液的pH=3时，所以滤渣的成分含有MnO2和 Fe（OH）3；
（6）在放电时，铝失去电子，Ni（OH）2达到电子生成NiO（OH），据此写出电池反应的化学方程式．
（2）根据制备流程可知，操作Ⅰ是把难溶性固体与溶液分离的操作；操作Ⅱ通过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等操作获得明矾；
（3）铁氰化钾溶液与Fe2+反应生成蓝色沉淀，据此完成亚铁离子的检验；
（4）根据制备流程，铁离子比亚铁离子更容易除去，所以加入高锰酸钾溶液可以将亚铁离子氧化成铁离子；根据题中信息判断反应物、生成物，然后写出反应的离子方程式；根据表中数据进行判断，溶液的pH=3时Fe3+可以形成沉淀Fe（OH）3；
（5）根据题意“在pH=3、加热条件下，MnO4-可与Mn2+反应生成MnO2”写出反应的离子方程式；在溶液的pH=3时，所以滤渣的成分含有MnO2和 Fe（OH）3；
（6）在放电时，铝失去电子，Ni（OH）2达到电子生成NiO（OH），据此写出电池反应的化学方程式．
解答：
解：（1）明矾是强酸弱碱盐，弱酸根离子Al3+水解产生氢氧化铝胶体，能够吸附水中悬浮的物质形成沉淀而除去，从而达到达到净水的目的．其反应原理用方程式表示为：Al3++3H2O?Al（OH）3+3H+，
故答案为：Al3++3H2O?Al（OH）3+3H+；
（2）操作Ⅰ是将难溶性固体与溶液分离的操作，叫过滤；操作Ⅱ是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥就得到明矾，
故答案为：过滤；冷却结晶；洗涤；
（3）检验滤液A中是否存在Fe2+的方法是取适量滤液A于试管中，滴加铁氰化钾溶液，产生蓝色沉淀，证明Fe2+存在，
故答案为：取适量滤液A于试管中，滴加铁氰化钾溶液，产生蓝色沉淀，证明Fe2+存在；
（4）在滤液A中加入高锰酸钾的目的是使Fe2+转化为Fe3+，发生反应的离子方程式为：5Fe2++MnO4-+8H+═5Fe3++Mn2++4H2O，
根据表中数据可知当，溶液的pH=3时Fe3+可以完全形成沉淀Fe（OH）3，而氢氧化铝还没有形成沉淀，
故答案为：使Fe2+转化为Fe3+；5Fe2++MnO4-+8H+═5Fe3++Mn2++4H2O；使Fe3+转化成Fe（OH）3沉淀；
（5）在pH=3、加热条件下，MnO4-可与Mn2+反应生成MnO2，加入MnS04发生反应的离子方程式为：3Mn2++2MnO4-+2H2O=5MnO2↓+4H+，
由于溶液的pH=3，所以滤渣的成分含有MnO2和 Fe（OH）3，
故答案为：3Mn2++2MnO4-+2H2O=5MnO2↓+4H+；MnO2、Fe（OH）3；
（6以Al和NiO（OH）为电极，KOH溶液为电解液组成一种新型电池，放电时NiO（OH）转化为Ni（OH）2，铝做负极失电子在氢氧化钾溶液中生成偏铝酸钾，电池反应的化学方程式：Al+3NiO（OH）+KOH+H2O=KAlO2+3Ni（OH）2，
故答案为：Al+3NiO（OH）+KOH+H2O=KAlO2+3Ni（OH）2．
故答案为：Al3++3H2O?Al（OH）3+3H+；
（2）操作Ⅰ是将难溶性固体与溶液分离的操作，叫过滤；操作Ⅱ是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥就得到明矾，
故答案为：过滤；冷却结晶；洗涤；
（3）检验滤液A中是否存在Fe2+的方法是取适量滤液A于试管中，滴加铁氰化钾溶液，产生蓝色沉淀，证明Fe2+存在，
故答案为：取适量滤液A于试管中，滴加铁氰化钾溶液，产生蓝色沉淀，证明Fe2+存在；
（4）在滤液A中加入高锰酸钾的目的是使Fe2+转化为Fe3+，发生反应的离子方程式为：5Fe2++MnO4-+8H+═5Fe3++Mn2++4H2O，
根据表中数据可知当，溶液的pH=3时Fe3+可以完全形成沉淀Fe（OH）3，而氢氧化铝还没有形成沉淀，
故答案为：使Fe2+转化为Fe3+；5Fe2++MnO4-+8H+═5Fe3++Mn2++4H2O；使Fe3+转化成Fe（OH）3沉淀；
（5）在pH=3、加热条件下，MnO4-可与Mn2+反应生成MnO2，加入MnS04发生反应的离子方程式为：3Mn2++2MnO4-+2H2O=5MnO2↓+4H+，
由于溶液的pH=3，所以滤渣的成分含有MnO2和 Fe（OH）3，
故答案为：3Mn2++2MnO4-+2H2O=5MnO2↓+4H+；MnO2、Fe（OH）3；
（6以Al和NiO（OH）为电极，KOH溶液为电解液组成一种新型电池，放电时NiO（OH）转化为Ni（OH）2，铝做负极失电子在氢氧化钾溶液中生成偏铝酸钾，电池反应的化学方程式：Al+3NiO（OH）+KOH+H2O=KAlO2+3Ni（OH）2，
故答案为：Al+3NiO（OH）+KOH+H2O=KAlO2+3Ni（OH）2．
点评：本题通过明矾的制备流程，考查了物质制备方案的设计，题目难度较大，正确分析制备流程、明确制备原理为解答此类题的关键，试题综合性较强、知识点较多，充分考查了学生的分析、理解能力及灵活应用所学知识解决实际问题的能力．
练习册系列答案
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