Question

8．三聚磷酸铝[AlH₂P₃O₁₀•2H₂O]是新一代无公害白色防锈颜料，可由膨润土（主要成分：Al₂O₃•4SiO₂•3H₂O；含少量杂质：FeO、Fe₂O₃、Na₂O等）为原料制备．
（1）Al₂O₃•4SiO₂•3H₂O与硫酸反应的化学方程式为Al₂O₃•4SiO₂•3H₂O+3H₂SO₄+（4n-6）H₂O=4SiO₂•nH₂O+Al₂（SO₄）₃．
（2）“净化”时KMnO₄首先将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，再氧化反应生成的Mn²⁺．Fe²⁺被氧化为Fe³⁺
的离子方程式为MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O；滤渣2中两种沉淀为Fe（OH）₃和MnO₂（填化学式）．
（3）“滤液3”中，若c（NH₄⁺）=c（NH₃•H₂O），则该溶液显碱（填“酸”“碱”或“中”）性．
（4）“中和”时，不同原料配比{n（H₃PO₄）/n[Al（OH）₃]}对产品中{n（P₂O₅）/n[Al₂O₃]}的比值的影响如图1所示，则“中和”时反应发生反应的化学方程式为3H₃PO₄）+Al（OH）₃=Al（H₂PO₄）₃+3H₂O．

Answer 1

分析 膨润土（主要成分：Al₂O₃•4SiO₂•3H₂O；含少量杂质：FeO、Fe₂O₃、Na₂O等）为原料制备三聚磷酸铝[AlH₂P₃O₁₀•2H₂O]，加稀硫酸，Al₂O₃、FeO、Fe₂O₃、Na₂O转化为离子，SiO₂不溶于硫酸，过滤，滤液中含有Al³⁺、Fe²⁺、Fe³⁺，加高锰酸钾溶液，Fe²⁺被氧化为Fe³⁺，同时生成的锰离子可再被高锰酸钾氧化成二氧化锰，调节PH值，得氢氧化铁沉淀和二氧化锰沉淀，所以滤渣2为Fe（OH）₃、MnO₂，滤液中主要含有硫酸铝及少量硫酸钠杂质，再加入氨水得氢氧化铝沉淀，过滤，滤液3中含有硫酸钠和硫酸铵还有氨水，氢氧化铝中加入磷酸，缩合可得三聚磷酸铝，据此答题．

解答 解：膨润土（主要成分：Al₂O₃•4SiO₂•3H₂O；含少量杂质：FeO、Fe₂O₃、Na₂O等）为原料制备三聚磷酸铝[AlH₂P₃O₁₀•2H₂O]，加稀硫酸，Al₂O₃、FeO、Fe₂O₃、Na₂O转化为离子，SiO₂不溶于硫酸，过滤，滤液中含有Al³⁺、Fe²⁺、Fe³⁺，加高锰酸钾溶液，Fe²⁺被氧化为Fe³⁺，同时生成的锰离子可再被高锰酸钾氧化成二氧化锰，调节PH值，得氢氧化铁沉淀和二氧化锰沉淀，所以滤渣2为Fe（OH）₃、MnO₂，滤液中主要含有硫酸铝及少量硫酸钠杂质，再加入氨水得氢氧化铝沉淀，过滤，滤液3中含有硫酸钠和硫酸铵还有氨水，氢氧化铝中加入磷酸，缩合可得三聚磷酸铝，
（1）Al₂O₃•4SiO₂•3H₂O与硫酸反应的化学方程式为Al₂O₃•4SiO₂•3H₂O+3H₂SO₄+（4n-6）H₂O=4SiO₂•nH₂O+Al₂（SO₄）₃，
故答案为：Al₂O₃•4SiO₂•3H₂O+3H₂SO₄+（4n-6）H₂O=4SiO₂•nH₂O+Al₂（SO₄）₃；
（2）根据上面的分析可知，Fe²⁺被氧化为Fe³⁺的离子方程式为MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O，滤渣2中两种沉淀为Fe（OH）₃和MnO₂，故答案为：MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O；MnO₂；
（3）滤液3中含有硫酸钠和硫酸铵还有氨水，由于氨水的电离程度大于铵根离子的水解程度，所以当溶液中c（NH₄⁺）=c（NH₃•H₂O）时该溶液显碱性，故答案为：碱；
（4）根据图可知，当原料配比n（H₃PO₄）/n[Al（OH）₃]=3.0时，{n（P₂O₅）/n[Al₂O₃]}的比值最大，所以“中和”时反应发生反应的化学方程式为3H₃PO₄）+Al（OH）₃=Al（H₂PO₄）₃+3H₂O，故答案为：3H₃PO₄）+Al（OH）₃=Al（H₂PO₄）₃+3H₂O．

点评 本题以氧化铝提取工艺流程为载体，考查元素化合物性质及相互转化、氧化还原、离子方程式、实验基本操作等知识点，注意把握制备原理，把握物质的性质以及相关反应方程式的书写，题目难度中等．