Question

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，工艺流程如下：

请回答下列问题：
（1）加入过量稀硫酸溶液溶解Al₂O₃的离子方程式是

 

．
（2）流程中加入的KMnO₄也可用H₂O₂代替，若用H₂O₂，则发生反应的化学方程式为

 

．
（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：

物质	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

 

．若在该浓度下除去铁的化合物，调节pH值的范围是

 

．
（4）操作④的作用是

 

；为了验证该操作所得固体中确实含有MnO₂，可选用的试剂是

 

．
（5）在操作⑤的“一系列操作”中，下列仪器不需要的是

 

（填序号）．
A、蒸发皿     B、坩埚     C、玻璃棒    D、酒精灯     E、漏斗．

Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用,制备实验方案的设计

专题：实验设计题

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）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，加入浓盐酸是否溶解生成  黄绿色气体检验；
（5）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）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，加入浓盐酸是否溶解生成  黄绿色气体检验；
故答案为：剩余的MnO₄^-和Mn²⁺反应生成MnO₂沉淀除去，浓盐酸；
（5）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．