Question

【題目】明礬[KAl(SO4)2·12H2O] 在生產、生活中有廣泛用途：飲用水的凈化；造紙工業上作施膠劑；食品工業的發酵劑等。利用煉鋁廠的廢料——鋁灰(含Al、 Al2O3及少量SiO2和FeO ·xFe2O3)可制備明礬。工藝流程如下：回答下列問題：

(1)明礬凈水的原理是______________________________(用離子方程式表示)。

(2)操作Ⅰ是________，操作Ⅱ是蒸發濃縮、__________、過濾、__________、干燥。

(3)檢驗濾液A中是否存在Fe2＋的試劑是________________(只用一種試劑)。

(4)將鋁灰投入氫氧化鈉溶液中生成氣體的化學方程式是_______________________，在濾液A中加入高錳酸鉀發生反應的離子方程式為(該條件下MnO4—轉化為Mn2＋)：________________。

(5)已知：在pH＝3、加熱條件下，MnO 可與Mn2＋反應生成MnO2。加入MnSO4發生反應的離子方程式為：________，濾渣2含有的物質是_______________。

Answer 1

【答案】Al3＋＋3H2OAl(OH)3(膠體)＋3H＋ 過濾 冷卻結晶 洗滌 酸性高錳酸鉀溶液(或鐵氰化鉀溶液) 2Al＋2NaOH＋2H2O=== 2NaAlO2＋3H2↑ 5Fe2＋＋MnO4－＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O 3Mn2＋＋2MnO4－＋2H2O===5MnO2↓＋4H＋ MnO2、Fe(OH)3

【解析】

鋁灰（含Al、Al2O3及少量SiO2和FeOxFe2O3），加入過量稀硫酸酸溶過濾，濾液為硫酸鋁、硫酸亞鐵、硫酸鐵，濾渣Ⅰ為二氧化硅，濾液A中加入稍過量高錳酸鉀溶液氧化亞鐵離子為鐵離子，調節溶液pH使鐵離子全部沉淀，鋁離子不沉淀，加入適量硫酸錳除去過量的高錳酸鉀過濾得到二氧化錳固體和氫氧化鐵沉淀，濾液主要是硫酸鋁溶液，加入硫酸鉀蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥得到硫酸鋁鉀晶體；

（1）明礬凈水是鋁離子水解生成氫氧化鋁具有吸附懸浮雜質的作用，反應的離子方程式為：Al3＋＋3H2OAl(OH)3(膠體)＋3H＋；

（2）固體和液體分離需要用過濾操作，操作Ⅰ是過濾，操作Ⅱ是溶液中得到晶體的方法，利用蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥得到明礬晶體；

（3）檢驗亞鐵離子用高錳酸鉀溶液或鐵氰化鉀溶液，滴入高錳酸鉀溶液紫紅色褪去，或加入鐵氰化鉀溶液會產生藍色沉淀；

（4）將鋁灰投入氫氧化鈉溶液中反應生成氫氣、偏鋁酸鈉，反應的化學方程式是2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑；酸性溶液中高錳酸鉀溶液能氧化亞鐵離子為鐵離子，本身被還原為錳離子，反應的離子方程式為：5Fe2＋＋MnO4－＋8H＋=5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O，分析離子沉淀的pH范圍，調節溶液pH=3，可以使使Fe3+轉化成Fe(OH)3沉淀，并防止Al3+沉淀；故答案為：5Fe2++MnO4-+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O，使Fe3+轉化成Fe(OH)3沉淀，并防止Al3+沉淀；

（5）在pH=3、加熱條件下，MnO4-可與Mn2+反應生成MnO2。加入MnSO4發生反應，反應的離子方程式為：3Mn2++2MnO4-+2H2O=5MnO2↓+4H+；過濾得到反應中生成的難溶的二氧化錳沉淀和得到的氫氧化鐵沉淀，答案為MnO2、Fe(OH)3。