Question

工业生产无铁硫酸铝，以硫酸浸取铝土矿（主要成分是Al₂O₃，还有少量的Fe₂O₃、SiO₂）得含铁（Fe³⁺）的硫酸铝溶液，加热到一定温度，搅拌，加入一定量高锰酸钾溶液和硫酸锰溶液，在溶液中生成活性二氧化锰，调节溶液的pH，反应一段时间，二氧化锰和Fe （OH） ₃发生吸附共沉作用，最终得到无铁硫酸铝产品．
（1）硫酸浸取铝土矿时主要反应的离子方程式为______；
（2）完成高锰酸钾溶液和硫酸锰溶液反应的化学方程式：2KMnO₄+3MnSO₄+2H₂O=______；
（3）调节pH的作用是______；
（4）操作1的名称为______，实验室进行操作2用到的陶瓷质仪器有______；
（5）下列有关工艺的说法正确的是______（双选，填字母）．
A．可以向溶液中再加入铝土矿粉等调节pH
B．溶液的碱性越强，则除铁效果越好，而且不会影响硫酸铝的产率
C．活性二氧化锰生成量应适宜，不足时铁的去除率较低，过量时会增加成本
D．可以直接向溶液中加入二氧化锰粉末以除去Fe （OH） ₃．

Answer 1

解：（1）铝土矿的主要成分是Al₂O₃，加入硫酸主要发生：Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O，故答案为：Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O；
（2）由题意可知高锰酸钾溶液和硫酸锰溶液反应生成活性二氧化锰，根据氧化还原反应中化合价升降相等，可写出化学方程式为2KMnO₄+3MnSO₄+2H₂O=5MnO₂↓+K₂SO₄+2H₂SO₄，
故答案为：5MnO₂↓+K₂SO₄+2H₂SO₄；
（3）铁离子易发生水解反应生成氢氧化铁，当调节溶液PH，使溶液PH增大时，易使铁离子转化为氢氧化铁沉淀除去，
故答案为：使铁离子转化为氢氧化铁沉淀除去；
（4）根据题中信息，反应一段时间，二氧化锰和Fe （OH） ₃发生吸附共沉作用，可知操作一为过滤，操作二为蒸发结晶，用到的陶瓷质仪器有蒸发皿和泥三角，
故答案为：过滤； 蒸发皿（泥三角）；
（5）A．氧化铝与酸反应，向溶液中再加入铝土矿粉可起到调节pH的作用，并且不引入新的杂质，故A正确；
B．如果溶液的碱性太强，会与硫酸铝反应生成氢氧化铝沉淀而导致产率较低，故B错误；
C．活性二氧化锰不足时不能完全除去氢氧化铁，铁的去除率较低，过量时会增加成本，故C正确；
D．直接向溶液中加入二氧化锰粉末吸附作用太低，故D错误．
故答案为：AC．
分析：（1）氧化铝为两性氧化物，可与酸反应生成盐和水；
（2）根据氧化还原反应中化合价升降相等，可写出化学方程式为2KMnO₄+3MnSO₄+2H₂O=5MnO₂↓+K₂SO₄+2H₂SO₄；
（3）铁离子易发生水解反应生成氢氧化铁；
（4）操作一为过滤，操作二为蒸发结晶；
（5）A．氧化铝与酸反应，可起到调节pH的作用，并且不引入新的杂质；
B．氢氧化钠与硫酸铝反应生成氢氧化铝沉淀；
C．活性二氧化锰不足时铁的去除率较低；
D．直接向溶液中加入二氧化锰粉末吸附作用太低．
点评：本题考查较为综合，设计物质的制备流程、离子方程式的书写、氧化还原反应、物质的分离和提纯等问题，但题目难度不大，本题注意把握制备原理和实验流程，为近几年多省考查的热点．