Question

12．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，工艺流程如图：

请回答下列问题：
（1）加入过量稀H₂SO₄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的目的是亚铁离子氧化为铁离子，并将铁离子转化为氢氧化铁沉淀除去；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）已知K_sp[Fe（OH）₃]=c（Fe³⁺）•c³（OH^-）=4.0×10^-38，常温下，当pH=2时，Fe³⁺开始沉淀的浓度为4.0×10^-2mol/L．
（5）操作④发生反应的离子方程式为2MnO₄^-+3Mn²⁺+2H2O=5MnO₂↓+4H+．
（6）操作⑤“一系列操作”，下列仪器中用不到的是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 铝灰水洗过滤除去不溶性杂质SiO₂，加入过量稀硫酸酸溶过滤，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，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，经过蒸发浓缩，冷却结晶，过滤洗涤得到硫酸铝晶体；
（1）Al2O3溶于过量硫酸反应生成硫酸铝和水；
（2）过氧化氢酸性溶液中氧化硫酸亚铁为硫酸铁；
（3）步骤③是将亚铁离子氧化为铁离子，并将铁离子转化为氢氧化铁沉淀除去，调节pH值的范围是沉淀铁离子不沉淀铝离子2.8≤PH＜3.4；
（4）当pH=2时，c（OH^-）=1×10^-12mol/L，根据K_sp[Fe（OH）₃]=c（Fe³⁺）•c³（OH^-），可计算得Fe³⁺开始沉淀的浓度；
（5）操作④的作用是利用硫酸锰和高锰酸钾反应生成二氧化锰沉淀除去；为了验证该操作所得固体中确实含有MnO₂；
（6）在操作⑤的“一系列操作”是蒸发浓缩，冷却结晶，过滤洗涤，依据操作风分析所需仪器．

解答 解：铝灰水洗过滤除去不溶性杂质SiO₂，加入过量稀硫酸酸溶过滤，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，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，经过蒸发浓缩，冷却结晶，过滤洗涤得到硫酸铝晶体；
（1）Al₂O₃溶于过量硫酸反应生成硫酸铝和水，反应的离子方程式为：6H⁺+Al₂O₃=2Al³⁺+3H₂O，故答案为：6H⁺+Al₂O₃=2Al³⁺+3H₂O；
（2）过氧化氢酸性溶液中氧化硫酸亚铁为硫酸铁，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）步骤③是将亚铁离子氧化为铁离子，并将铁离子转化为氢氧化铁沉淀除去，调节pH值的范围是沉淀铁离子不沉淀铝离子2.8≤PH＜3.4；
故答案为：亚铁离子氧化为铁离子，并将铁离子转化为氢氧化铁沉淀除去；2.8≤PH＜3.4；
（4）当pH=2时，c（OH^-）=1×10^-12mol/L，根据K_sp[Fe（OH）₃]=c（Fe³⁺）•c³（OH^-）可知，c（Fe³⁺）=$\frac{Ksp[Fe（OH）_{3}]}{{c}^{3}（O{H}^{-}）}$=$\frac{4.0×1{0}^{-38}}{（1×1{0}^{-12}）^{3}}$=4.0×10^-2mol/L，
故答案为：4.0×10^-2mol/L；
（5）2MnO₄^-+3Mn²⁺+2H2O=5MnO₂↓+4H+．
（6）在操作⑤的“一系列操作”是蒸发浓缩，冷却结晶，过滤洗涤，依据操作分析所需仪器为蒸发皿，玻璃棒、酒精灯、漏斗，坩埚是给固体加热 的仪器，不需要坩埚；故答案为：B．

点评 本题考查了金属化合物的性质，离子方程式书写，溶度积常数的应用及其实验仪器的选择，分析流程掌握物质选择和实验基本操作是解题关键，题目难度中等．