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【题目】硫酸铝主要用作造纸工业中的沉淀剂和饮用水的絮凝剂。用铝灰(Al2O3SiO2和少量铁的氧化物)制备硫酸铝晶体[Al2SO43·18H2O]的工艺流程如图所示:

1)滤渣1的化学式为____

2)“氧化”步骤的离子方程式为____

3)已知:相关离子生成氢氧化物沉淀的pH范围如表:

AlOH3

FeOH2

FeOH3

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节pH3的目的是________

4)“加热”步骤中反应的生成物中氧化产物与还原产物的物质的量之比为_____

5)“…”中一系列操作是___、冷却结晶、过滤、___、干燥。

6)硫酸铝晶体加热发生分解的失重曲线如图所示,主要分为三个阶段:第一阶段失重40.54%,第二阶段失重48.65%,第三阶段失重84.68%,以后不再失重。

①失重第一阶段残留固体的化学式为_________

②失重第三阶段反应的化学方程式为_________

【答案】SiO2 5Fe2++MnO4-+8H+===5Fe3++Mn2++4H2O 使Fe3+完全沉淀,而Al3+不沉淀,将Fe3+除去 32 蒸发(或加热)浓缩 洗涤 Al2SO43·3H2O Al2SO43Al2O3+3SO3

【解析】

用含有Al2O3SiO2和少量铁的氧化物的铝灰制备Al2SO4318H2O,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KMnO4H2O2等氧化剂是把Fe2+氧化为Fe3+,调pH目的是使Fe3+生成FeOH3沉淀而除去,加入MnSO4,依据溶液紫红色消失及产物,可知MnSO4KMnO4发生反应生成MnO2沉淀而除去MnO4-,滤液含Al2SO43,蒸发浓缩、冷却结晶得到Al2SO4318H2O,以此来解答。

1)铝灰的成分中只有SiO2不与硫酸反应,因此,滤渣1SiO2

2)加入高锰酸钾的作用是将二价铁氧化为三价铁,离子反应方程式为:5Fe2++MnO4-+8H+===5Fe3++Mn2++4H2O

3)为使Fe3+完全沉淀,而Al3+不沉淀,将Fe3+除去,根据表格中数据,溶液的pH值为3

4)加入MnSO4,依据溶液紫红色消失,可知MnSO4KMnO4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+2H2O5MnO2↓+4H+,根据方程式可得还原剂为Mn2+,氧化剂为MnO4MnO2既是氧化产物又是还原产物。生成物中氧化产物与还原产物的物质的量之比为3:2

5)又溶液变为晶体操作方法为蒸发(或加热)浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。

6)硫酸铝晶体中结晶水的含量为×100%=48.65%,故第二阶段完全失去结晶水,得到的物质为Al2SO43,第一阶段失去部分结晶水,失去结晶水数目为666×40.5418=15,故第一阶段得到的物质为Al2SO43·3H2O,第三阶段剩余物质的相对分子质量为666×(1-84.68%)=102,应是Al2O3,故反应方程式为Al2SO43Al2O3+3SO3↑。

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选项

操作

现象

结论

A

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试纸不变蓝

原溶液中无NH

B

用洁净铂丝蘸取溶液进行焰色反应

火焰呈黄色

原溶液中有Na、无K

C

滴加氯水和CCl4,振荡,静置

下层溶液显紫色

原溶液中有I

D

通入过量CO2气体

生成白色沉淀

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A. A B. B C. C D. D

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