Question

明矾在日常生活中用途非常广泛。用废铝灰(含Al、Al₂O₃、Fe、Fe₂O₃、FeO等)为原料制取明矾的工艺流程如下图。回答下列问题：

已知：Fe³⁺开始沉淀到沉淀完全时溶液的pH为1.9~3.7。

(1)加快“酸溶”速率的措施有_______(列举一种即可)，其中“酸溶”时，Al₂O₃溶解的化学方程式为_______。

(2)“氧化”时，发生反应的离子方程式为__________。

(3)“步骤①”的目的是________；检验“ 过滤2”滤液中是否含Fe³⁺可用试剂_________。

(4)“步骤②”包含的操作有____________、___________、过滤及干燥。

Answer

搅拌、增加酸的浓度、加热、粉碎等 A12O3+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2O 2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O 调节pH，使Fe3+转化为沉淀 KSCN溶液 蒸发浓缩 冷却结晶

【解析】

废铝灰(含Al、Al2O3、Fe、Fe2O3、FeO等)加入足量稀硫酸进行酸浸溶解并过滤，得到含有Al3+、Fe2+、Fe3+、SO42-的酸性滤液，滤渣1为不与硫酸反应的杂质，向滤液中加入双氧水将滤液中的Fe2+氧化为Fe3+，向氧化后的滤液中加入Al(OH)3，调节pH，使得Fe3+完全转化为Fe(OH)3沉淀，过滤后得到含有Al3+、SO42-的滤液，滤渣2为Fe(OH)3，向滤液中加入K2SO4制得产品溶液，对溶液进行蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、干燥最终得到产品硫酸铝钾的晶体，据此分析。

(1)增大反应物的接触面积，可以采用搅拌、粉碎；增大反应物的浓度，增加酸的浓度；可以升高温度，加热等；“酸溶”时，Al2O3和硫酸反应生成硫酸铝和水，化学方程式为Al2O3+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2O；

(2)“氧化”时，加入氧化剂过氧化氢，将滤液中的Fe2+氧化为Fe3+，发生反应的离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；

(3)“步骤①”加入滤液中加入Al(OH)3，作用是调节溶液的pH值，使Fe3+完全转化为Fe(OH)3沉淀而除去；“滤渣2”的成分是Fe(OH)3，检验“过滤2”滤液中是否含Fe3+所用的试剂是KSCN溶液，若溶液出现血红色，证明原溶液中含有Fe3+；

(4)“步骤②”是从溶液中获得产品明矾，包含的操作有蒸发浓缩、冷却结晶、过滤及干燥。