用含有Al2O3.SiO2和少量FeO•xFe2O3的铝灰制备Al2(SO4)3•18H2O．制备步骤如下: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� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

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12．用含有Al₂O₃、SiO₂和少量FeO•xFe₂O₃的铝灰制备Al₂（SO₄）₃•18H₂O．制备步骤如下（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）步骤Ⅰ过滤得到沉淀的主要成分SiO₂（填化学式），H₂SO₄溶解Al₂O₃的离子方程式是Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O．
（2）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0.1mol•L^-1
根据表中数据解释步骤II的目的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．
（3）己知：一定条件下，MnO₄^-可与Mn²⁺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的现象是生成黄绿色气体．反应的化学方程式为MnO₂+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ MnCl₂+2H₂O+Cl₂↑
②Ⅳ中加入MnSO₄的目的是除去过量的MnO₄^-．

分析（1）Al₂O₃、FeO•xFe₂O₃能与硫酸反应，而SiO₂不与硫酸反应，硫酸溶解氧化铝生成硫酸铝和水；
（2）铁离子开始沉淀和沉淀完全的溶液pH为1.5～2.8，铝离子开始沉淀pH为3.4，亚铁离子开始沉淀的溶液pH大于铝离子完全沉淀pH，向滤液中加入过量KMnO₄溶液，目的是氧化亚铁离子为三价铁离子，依据图表数据分析可知，所以调节溶液的pH约为3，可以使铁离子全部沉淀，铝离子不沉淀分离；
（3）①向Ⅲ的沉淀中加入浓HCl并加热，二氧化锰和浓盐酸在加热条件下反应生成氯化锰、氯气和水；
②MnO₄^-可与Mn²⁺反应生成MnO₂，过滤除去，所以可以利用MnSO₄的溶液和高锰酸钾溶液反应生成二氧化锰，把过量高锰酸根离子除去．

解答解：（1）Al₂O₃、FeO•xFe₂O₃能与硫酸反应，而SiO₂不与硫酸反应，步骤Ⅰ过滤得到沉淀的主要成分为：SiO₂，硫酸溶解氧化铝生成硫酸铝和水，反应的离子方程式为：Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O；
故答案为：SiO₂；Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O；
（2）铁离子开始沉淀和沉淀完全的溶液pH为1.5～2.8，铝离子开始沉淀pH为3.4，亚铁离子开始沉淀的溶液pH大于铝离子完全沉淀pH，向滤液中加入过量KMnO₄溶液，目的是氧化亚铁离子为三价铁离子，依据图表数据分析可知，所以调节溶液的pH约为3，可以使铁离子全部沉淀，铝离子不沉淀分离，步骤II的目的：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，
故答案为：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；
（3）①向Ⅲ的沉淀中加入浓HCl并加热，二氧化锰和浓盐酸在加热条件下反应生成氯化锰、氯气和水，反应方程式为：MnO₂+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ MnCl₂+2H₂O+Cl₂↑，生成的氯气是黄绿色气体，能说明沉淀中存在MnO₂，
故答案为：生成黄绿色气体；MnO₂+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ MnCl₂+2H₂O+Cl₂↑；
②MnO₄^-可与Mn²⁺反应生成MnO₂，过滤除去，所以可以利用MnSO₄的溶液和高锰酸钾溶液反应生成二氧化锰，把过量高锰酸根离子除去，
故答案为：除去过量的MnO₄^-．

点评本题考查实验制备方案，侧重考查学生对原理及操作的分析评价、对数据的分析运用、物质的分离提纯等，需要学生具备知识的基础，难度中等．

练习册系列答案

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18．下列的实验事实和解释或结论都正确的是（　　）

选项	实验事实	解释或结论
A	2N₂O₅（g）?4NO₂（g）+O₂（g）△H＞0 在室温下能自发进行	这是一个熵增的反应
B	向0.1mol•L^-1的氨水中通入少量氨气，溶液的pH减小	电离平衡向逆方向移动，溶液中的c（OH^-）减小
C	锌与稀硫酸反应过程中，开始反应后速率逐渐增大	该反应是放热反应
D	已建立平衡的某可逆反应，当改变条件使化学平衡向正反应方向移动	反应物的浓度一定降低

A．

B．

C．

D．

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温度/℃	10	30	60	90
浓度/mol•L^-1	0.21	0.17	0.14	0.10

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