Question

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：

Ⅰ.向铝灰中加入过量稀H₂SO₄，过滤：

Ⅱ.向滤液中加入过量KMnO₄溶液，调节溶液的pH约为3；

Ⅲ.加热，产生大量棕色沉淀，静置，上层溶液呈紫红色；

Ⅳ.加入MnSO₄至紫红色消失，过滤；

Ⅴ.浓缩、结晶、分离，得到产品。

(1)H₂SO₄溶解Al₂O₃的离子方程式是___________________________________

_________________________。

(2)将MnO₄^—氧化Fe^2＋的离子方程式补充完整：4^2—

(3)已知：生成氢氧化物沉淀的pH

	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

注：金属离子的起始浓度为0.1 mol·L^－1。

根据表中数据解释步骤Ⅱ的目的____________________________________。

(4)已知：一定条件下，MnO₄^— 可与Mn^2＋反应生成MnO₂。

①向Ⅲ的沉淀中加入浓HCl并加热，能说明沉淀中存在MnO₂的现象是

_________________________________________________________________。

②Ⅳ中加入MnSO₄的目的是______________________________________。

Answer

(1)Al2O3＋6H＋=2Al3＋＋3H2O

(2)5 8H＋ 5 4H2O

(3)pH约为3时，Fe2＋和Al3＋不能形成沉淀，将Fe2＋氧化为Fe3＋，可使铁完全沉淀

(4)①生成黄绿色气体 ②除去过量的MnO4—

【解析】(1)H2SO4溶解Al2O3的离子方程式为：Al2O3＋6H＋=2Al3＋＋3H2O，在操作Ⅰ中，FeO·xFe2O3也同时被溶解，滤液中含有Al3＋、Fe2＋、Fe3＋等。

(2)步骤Ⅰ所得溶液中会有过量H2SO4，故反应在酸性条件下进行，由氧化还原反应中得失电子守恒可知MnO4—和Fe2＋的化学计量数之比为1∶5，然后观察配平。得MnO4—＋5Fe2＋＋8H＋=Mn2＋＋5Fe3＋＋4H2O。

(3)步骤Ⅱ中，加入过量KMnO4溶液目的是把Fe2＋氧化成易除去的Fe3＋。调节pH约为3，由表中数据分析，可知该条件使Fe3＋完全沉淀而Al3＋不被沉淀，从而达到分离Fe3＋和Al3＋的目的。

(4)①联想Cl2的实验室制法，很容易分析实验设计的意图，即通过是否产生Cl2来判断沉淀中有无MnO2。②操作Ⅳ中加入MnSO4，紫红色消失，说明过量的MnO4—因加入MnSO4而被转化成沉淀，然后过滤，以除去MnO4—，保证产品的纯度。