Question

用含有Al2O3、SiO2和少量FeO·xFe2O3的铝灰制备Al2(SO4)3·18H2O，工艺流程如下(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)H2SO4溶解Al2O3的离子方程式是_______________________________。

(2)将MnO氧化Fe2＋的离子方程式补充完整：

MnO＋Fe2＋＋________===Mn2＋＋Fe3＋＋________。

(3)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0.1 mol·L－1

根据表中数据解释步骤Ⅱ的目的___________________________。

(4)已知：一定条件下，MnO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_____________________________。

②Ⅳ中加入MnSO4的目的是___________________________。

Answer 1

答案　(1)Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O

(2)5　8　H＋　5　4　H2O

(3)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

(4)①生成黄绿色气体　②除去过量的MnO

解析　(1)H2SO4溶解Al2O3的离子方程式为Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O，在操作Ⅰ中，FeO·xFe2O3也同时被溶解，滤液中含有Al3＋、Fe2＋、Fe3＋等。

(2)步骤Ⅰ所得溶液中会有过量H2SO4，故反应在酸性条件下进行，由氧化还原反应中得失电子守恒可知MnO和Fe2＋的化学计量数之比为1∶5，然后观察配平。得MnO＋5Fe2＋＋8H＋===Mn2＋＋5Fe3＋＋4H2O。

(3)步骤Ⅱ中，加入过量KMnO4溶液目的是把Fe2＋氧化成易除去的Fe3＋。调节pH约为3，由表中数据分析，可知该条件使Fe3＋完全沉淀而Al3＋不被沉淀，从而达到分离Fe3＋和Al3＋的目的。

(4)①联想Cl2的实验室制法，很容易分析实验设计的意图，即通过是否产生Cl2来判断沉淀中有无MnO2。②操作Ⅳ中加入MnSO4，紫红色消失，说明过量的MnO因加入MnSO4而被转化成沉淀，然后过滤除去MnO，保证产品的纯度。