Question

以冶铝的废弃物铝灰为原料制取超细α-氧化铝，既降低环境污染又可提高铝资源的利用率。已知铝灰主要成分为Al₂O₃(含少量杂质SiO₂、FeO、Fe₂O₃)，其制备实验流程如下：

（1）铝灰中氧化铝与硫酸反应的化学方程式为_____________________；

（2）加30%的H₂O₂溶液的目的是_____________________；

（3）煅烧硫酸铝铵晶体，发生的主要反应为：

4[NH₄Al(SO₄)₂•12H₂O] 2Al₂O₃+2NH₃↑+N₂↑+5SO₃↑+3SO₂↑+53H₂O，将产生的气体通过如下图所示的装置。

①集气瓶中收集到的气体是________(填化学式)；

③KMnO₄溶液褪色(MnO₄^-还原为Mn²⁺)，此褪色过程中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为________。

Answer

（1）Al2O3+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2O

（2）氧化Fe2+为Fe3+，有利于在沉铁过程中除去

（3）①N2 ②2:5

【解析】

试题分析：铝灰的主要成分为Al2O3(含少量杂质SiO2、FeO、Fe2O3)加稀硫酸，Al2O3、FeO、Fe2O3转化为离子，SiO2不溶于硫酸，过滤，滤液中含有Al3+、Fe2+、Fe3+，加双氧水，Fe2+被氧化为Fe3+，加入K4[Fe(CN)6]Fe3+转化为沉淀，过滤，在滤液中加入硫酸铵，生成NH4Al(SO4)2，结晶、干燥、煅烧得到α-Al2O3；

（1）Al2O3与硫酸反应生成硫酸铝和水，其反应的方程式为：Al2O3+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2O；

（2）滤液中含有Al3+、Fe2+、Fe3+，加30%的H2O2溶液Fe2+被氧化为Fe3+，有利于在沉铁过程中除去；

（3）①NH4Al(SO4)2•12H2O分解生成的气体NH3和SO3被亚硫酸钠吸收，二氧化硫被高锰酸钾吸收，所以最后集气瓶中收集到的气体是N2；

②在酸性条件下，氧化剂KMnO4与还原剂二氧化硫反应的离子方程式为2MnO4-+5SO2+2H2O=2Mn2++5SO42-+4H+，反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为2:5。

【考点定位】以氧化铝提取工艺流程为载体，考查元素化合物性质及相互转化、氧化还原、离子方程式、实验基本操作等。

【名师点晴】注意把握制备原理，把握物质的性质以及相关反应方程式的书写是解题关键；铝灰的主要成分为Al2O3(含少量杂质SiO2、FeO、Fe2O3)加稀硫酸，Al2O3、FeO、Fe2O3转化为离子，SiO2不溶于硫酸，过滤，滤液中含有Al3+、Fe2+、Fe3+，加双氧水，Fe2+被氧化为Fe3+，加入K4[Fe(CN)6]Fe3+转化为沉淀，过滤，在滤液中加入硫酸铵，生成NH4Al(SO4)2，结晶、干燥、煅烧得到α-Al2O3；据此分析解题。