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(部分操作和条件略)：

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：

1MnO₄^—＋Fe^2＋＋________===1Mn^2＋＋Fe^3＋＋________

(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____________________________。

④Ⅳ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)本小题考查常见的离子反应。(2)利用得失电子守恒，1个MnO4—反应转移5个电子，可知Fe2＋、Fe3＋的化学计量数为5，再结合电荷守恒，可知缺项为H＋和H2O，最后利用原子守恒配平。(3)由数据可知，Fe3＋沉淀完全时，pH＝2.8，由题干“调节溶液的pH约为3”可知，此时得到的沉淀为Fe(OH)3，而Fe2＋、Al3＋共存于滤液中。因此，可知步骤Ⅱ是用KMnO4将Fe2＋氧化为Fe3＋，使Fe3＋全部转化为Fe(OH)3沉淀，从而除去铁元素。(4)①浓盐酸与MnO2加热生成Cl2，Cl2为黄绿色，所以若产生黄绿色气体可判断MnO2的存在；②根据信息可知，MnO4—可与Mn2＋发生归中反应生成MnO2(沉淀)，而实验最终目的是生成Al2(SO4)3晶体，由此可知，加MnSO4是与过量MnO4—反应生成MnO2沉淀而除去MnO4—。

点拨：知识：简单氧化还原反应方程式的配平、离子反应方程式的书写、实验现象的描述。能力：依据信息分析问题的能力、实验能力。试题难度：中等。