Question

【题目】明矾[KAl(SO4) 2 ·12H2O]易溶于水，不易溶于乙醇，在生产、生活中有广泛用途。利用炼铝厂的废料——铝灰（含Al、Al2O3及少量的SiO2、FeO·xFe2O3）制备明矾的工艺流程如下：

回答下列问题：

（1）酸浸时为提高铝的浸取率，可采取的措施是_________（填标号）。

a．改用同浓度的硝酸 b．用硫酸多次浸取

c．浸取时间缩短一半 d．适当升高温度

（2）滤渣1的成分是__________；滤渣2经过处理可以制得一种高效的无机高分子混凝剂，其化学式为[Fe2(OH)n(SO4)(3-0.5n)]m，则该物质中铁元素的化合价为___________。

（3）检验滤液A中含有Fe2+的实验方案及现象是________________________________________。

（4）已知常温下Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38，当调节溶液的pH=3时，溶液中c(Fe3+)=____________。

（5）操作Ⅱ中包括蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等操作，使用酒精洗涤明矾晶体的目的是___________________________________________________________________；明矾净水的原理是_______________________________________（写离子方程式）。

（6）已知在pH=3和加热条件下，MnO4-可与Mn2+反应生成MnO2，则上述流程图中加入适量MnSO4发生反应的离子方程式为_________________________。

Answer 1

【答案】 bd SiO2 +3 取少量滤液A于试管中，滴入几滴酸性高锰酸钾溶液，高锰酸钾溶液褪色，说明滤液A中含有Fe2+（或取少量滤液A于试管中，滴入几滴铁氰化钾溶液，产生蓝色沉淀，说明滤液A中含有Fe2+） 4.0×10-5 mol·L-1 利用乙醇的易挥发性带走水分，使产物快速变干 Al3++3H2OAl(OH)3（胶体）+3H+ 3Mn2++2MnO+2H2O=5MnO2↓+4H+

【解析】铝灰（含Al、Al2O3及少量的SiO2、FeO·xFe2O3），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为二氧化硅和不溶性杂质，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；则

（1）a．改用同浓度的硝酸会引入杂质离子硝酸根，a错误；b．用硫酸多次浸取可提高铝的浸取率，b正确；c．浸取时间缩短一半不能提高铝的浸取率，c错误；d．适当升高温度可提高铝的浸取率，d正确；答案选bd；（2）根据以上分析可知滤渣1的成分是SiO2；根据化合物中正负价代数和为0可知该物质中铁元素的化合价为价。（3）检验亚铁离子用高锰酸钾溶液或铁氰化钾溶液，实验操作为：取少量滤液A于试管中，滴入几滴酸性高锰酸钾溶液，高锰酸钾溶液褪色，说明滤液A中含有Fe2+（或取少量滤液A于试管中，滴入几滴铁氰化钾溶液，产生蓝色沉淀，说明滤液A中含有Fe2+）。（4）溶液的pH=3时氢氧根的浓度是1×10－11mol/L，则根据氢氧化铁的溶度积常数可知溶液中c(Fe3+)＝＝4.0×10－5mol/L。（5）由于乙醇是有机溶剂与水互溶，且易挥发，所以使用酒精洗涤明矾晶体的目的是利用乙醇的易挥发性带走水分，使产物快速变干；明矾溶于水铝离子水解生成氢氧化铝具有吸附悬浮杂质的作用而净水，反应的离子方程式为：Al3++3H2OAl(OH)3（胶体）+3H+。（6）在pH=3、加热条件下，MnO4－可与Mn2+反应生成MnO2。因此加入MnSO4发生反应的离子方程式为：3Mn2++2MnO4－+2H2O＝5MnO2↓+4H+。