Question

硫酸铝是一个被广泛运用的工业试剂，可作为絮凝剂，用于提纯饮用水及污水处理设备当中，还可用于造纸工业等．硫酸铝中含铁量的大小直接影响造纸工业的产品质量．由铝土矿（氧化铝、氧化铁、氧化亚铁及二氧化硅等）制得成品无水硫酸铝工艺流程如下图所示：

（1）第②步加入氢氧化铝的目的是

 

．
（2）第③步加入KMnO₄溶液，可将二价铁离子氧化为三价铁离子，本身被还原为Mn²⁺，C（ Mn²⁺）随时
间变化的隧线如图所示，分析曲线的变化趋势，

你认为形成该变化的原因是

 

．
（3）第④步加入MnSO₄溶液，可与过量的KMnO₄溶液反应生成活性二氧化锰，进而吸附三价铁离子水解生成的氢氧化铁，达到除铁的效果．请完成下列离子反应方程式：

 

Mn²⁺+

 

MnO₄^-+

 

=

 

MnO₂↓+

 

（4）第⑥步蒸发操作必需的仪器有铁架台（含铁圈）、

 

、

 

、

 

．

Answer 1

分析：（1）铝土矿中含有铁，加入硫酸后，再加入氢氧化铝可起到调节溶液pH的作用；
（2）加入KMnO₄溶液，生成Fe³⁺，由图象可知c（ Mn²⁺）增大幅度增大，说明反应速率增大；
（3）MnO₄^-可与Mn²⁺反应生成MnO₂，结合电荷守恒和质量守恒可配平方程式；
（4）蒸发在蒸发皿中进行，常用到铁架台、蒸发皿、玻璃棒、酒精灯等．

解答：解：（1）铝土矿中含有铁，加入硫酸后，再加入氢氧化铝可起到调节溶液pH的作用，当pH=3时，Fe（OH）₃可完全沉淀，故答案为：调节pH值，除Fe（OH）₃；
（2）加入KMnO₄溶液，生成Fe³⁺，由图象可知c（ Mn²⁺）增大幅度增大，说明反应速率增大，则在反应中生成的Fe³⁺可起到催化剂的作用，
故答案为：生成Fe³⁺的可能是该反应的催化剂；
（3）MnO₄^-可与Mn²⁺反应生成MnO₂，反应中Mn²⁺被氧化生成MnO₂，MnO₄被还有生成MnO₂，反应的离子方程式可写为3Mn²⁺+2MnO₄^-+2H₂O=5MnO₂↓+4H⁺，
故答案为：3；3；2H₂O；5；4H⁺；
（4）蒸发在蒸发皿中进行，常用到铁架台、蒸发皿、玻璃棒、酒精灯等，故答案为：蒸发皿；玻璃棒；酒精灯．

点评：本题考查物质的分离和提纯的综合实验设计，侧重于学生的分析能力和实验能力的考查，为高考常见题型和高频考点，注意物质的性质的学习和积累，难度不大．