Question

【题目】明矾[KAl(SO4)2·12H2O]在生产、生活中有广泛用途：饮用水的净化；造纸工业上作施胶剂；食品工业的发酵剂等。利用炼铝厂的废料——铝灰(含Al、Al2O3及少量SiO2和FeO·xFe2O3)可制备明矾。工艺流程如下：回答下列问题：

(1)明矾净水的原理是____________(用离子方程式表示)。

(2)操作Ⅱ是蒸发浓缩、__________、过滤、__________、干燥，

(3)检验滤液A中是否存在Fe2＋的试剂是________________(只用一种试剂)。

(4)将铝灰投入氢氧化钠溶液中生成气体的化学方程式是_________，在滤液A中加入高锰酸钾发生反应的离子方程式为(该条件下MnO4-转化为Mn2＋)：________

(5)已知：在pH＝3、加热条件下，MnO4-可与Mn2＋反应生成MnO2。加入MnSO4发生反应的离子方程式为：_________________，滤渣2含有的物质是_______________。

Answer 1

【答案】Al3＋＋3H2OAl(OH)3(胶体)＋3H＋ 冷却结晶 洗涤 酸性高锰酸钾溶液(或铁氰化钾溶液) 2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑ 5Fe2＋＋MnO4-＋8H＋=5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O 3Mn2＋＋2MnO4-＋2H2O=5MnO2↓＋4H＋ MnO2、Fe(OH)3

【解析】

(1)明矾净水的原理主要是铝离子水解生成氢氧化铝胶体。

(2)操作Ⅱ从溶液到晶体的过程是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。

(3)检验滤液A中是否存在Fe2＋的试剂是用酸性高锰酸钾，溶液褪色。

(4)将铝灰投入氢氧化钠溶液中生成气体，主要是铝和氢氧化钠反应生成偏铝酸钠和氢气，其化学方程式是2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑，在滤液A中加入高锰酸钾发生反应生成锰离子和铁离子，其离子方程式为：5Fe2＋＋MnO4－＋8H＋=5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O。

(5)加入MnSO4发生反应主要是锰离子和高锰酸根离子反应生成二氧化锰，再根据氧化还原反应得到其离子方程式为3Mn2＋＋2MnO4－＋2H2O=5MnO2↓＋4H＋，滤渣2含有的物质是亚铁离子被氧化成铁离子而变为氢氧化铁，还有反应生成的二氧化锰。

(1)明矾净水的原理主要是铝离子水解生成氢氧化铝胶体，Al3＋＋3H2OAl(OH)3(胶体)＋3H＋，故答案为：Al3＋＋3H2OAl(OH)3(胶体)＋3H＋。

(2)操作Ⅱ从溶液到晶体的过程是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，故答案为：冷却结晶；洗涤。

(3)检验滤液A中是否存在Fe2＋的试剂是用酸性高锰酸钾，溶液褪色，故答案为：酸性高锰酸钾溶液(或铁氰化钾溶液)。

(4)将铝灰投入氢氧化钠溶液中生成气体，主要是铝和氢氧化钠反应生成偏铝酸钠和氢气，其化学方程式是2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑，在滤液A中加入高锰酸钾发生反应生成锰离子和铁离子，其离子方程式为：5Fe2＋＋MnO4－＋8H＋=5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O，故答案为：2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑；5Fe2＋＋MnO4－＋8H＋=5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O。

(5)加入MnSO4发生反应主要是锰离子和高锰酸根离子反应生成二氧化锰，再根据氧化还原反应得到其离子方程式为3Mn2＋＋2MnO4－＋2H2O=5MnO2↓＋4H＋，滤渣2含有的物质是亚铁离子被氧化成铁离子而变为氢氧化铁，还有反应生成的二氧化锰，故答案为：MnO2、Fe(OH)3。