Question

【題目】明礬[KAl(SO4) 2 ·12H2O]易溶于水，不易溶于乙醇，在生產(chǎn)、生活中有廣泛用途。利用煉鋁廠的廢料——鋁灰（含Al、Al2O3及少量的SiO2、FeO·xFe2O3）制備明礬的工藝流程如下：

回答下列問題：

（1）酸浸時(shí)為提高鋁的浸取率，可采取的措施是_________（填標(biāo)號）。

a．改用同濃度的硝酸 b．用硫酸多次浸取

c．浸取時(shí)間縮短一半 d．適當(dāng)升高溫度

（2）濾渣1的成分是__________；濾渣2經(jīng)過處理可以制得一種高效的無機(jī)高分子混凝劑，其化學(xué)式為[Fe2(OH)n(SO4)(3-0.5n)]m，則該物質(zhì)中鐵元素的化合價(jià)為___________。

（3）檢驗(yàn)濾液A中含有Fe2+的實(shí)驗(yàn)方案及現(xiàn)象是________________________________________。

（4）已知常溫下Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38，當(dāng)調(diào)節(jié)溶液的pH=3時(shí)，溶液中c(Fe3+)=____________。

（5）操作Ⅱ中包括蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥等操作，使用酒精洗滌明礬晶體的目的是___________________________________________________________________；明礬凈水的原理是_______________________________________（寫離子方程式）。

（6）已知在pH=3和加熱條件下，MnO4-可與Mn2+反應(yīng)生成MnO2，則上述流程圖中加入適量MnSO4發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_________________________。

Answer 1

【答案】 bd SiO2 +3 取少量濾液A于試管中，滴入幾滴酸性高錳酸鉀溶液，高錳酸鉀溶液褪色，說明濾液A中含有Fe2+（或取少量濾液A于試管中，滴入幾滴鐵氰化鉀溶液，產(chǎn)生藍(lán)色沉淀，說明濾液A中含有Fe2+） 4.0×10-5 mol·L-1 利用乙醇的易揮發(fā)性帶走水分，使產(chǎn)物快速變干 Al3++3H2OAl(OH)3（膠體）+3H+ 3Mn2++2MnO+2H2O=5MnO2↓+4H+

【解析】鋁灰（含Al、Al2O3及少量的SiO2、FeO·xFe2O3），加入過量稀硫酸酸溶過濾，濾液為硫酸鋁、硫酸亞鐵、硫酸鐵，濾渣Ⅰ為二氧化硅和不溶性雜質(zhì)，濾液A中加入稍過量高錳酸鉀溶液氧化亞鐵離子為鐵離子，調(diào)節(jié)溶液pH使鐵離子全部沉淀，鋁離子不沉淀，加入適量硫酸錳除去過量的高錳酸鉀，過濾得到二氧化錳固體和氫氧化鐵沉淀，濾液主要是硫酸鋁溶液，加入硫酸鉀蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥得到硫酸鋁鉀晶體；則

（1）a．改用同濃度的硝酸會(huì)引入雜質(zhì)離子硝酸根，a錯(cuò)誤；b．用硫酸多次浸取可提高鋁的浸取率，b正確；c．浸取時(shí)間縮短一半不能提高鋁的浸取率，c錯(cuò)誤；d．適當(dāng)升高溫度可提高鋁的浸取率，d正確；答案選bd；（2）根據(jù)以上分析可知濾渣1的成分是SiO2；根據(jù)化合物中正負(fù)價(jià)代數(shù)和為0可知該物質(zhì)中鐵元素的化合價(jià)為價(jià)。（3）檢驗(yàn)亞鐵離子用高錳酸鉀溶液或鐵氰化鉀溶液，實(shí)驗(yàn)操作為：取少量濾液A于試管中，滴入幾滴酸性高錳酸鉀溶液，高錳酸鉀溶液褪色，說明濾液A中含有Fe2+（或取少量濾液A于試管中，滴入幾滴鐵氰化鉀溶液，產(chǎn)生藍(lán)色沉淀，說明濾液A中含有Fe2+）。（4）溶液的pH=3時(shí)氫氧根的濃度是1×10－11mol/L，則根據(jù)氫氧化鐵的溶度積常數(shù)可知溶液中c(Fe3+)＝＝4.0×10－5mol/L。（5）由于乙醇是有機(jī)溶劑與水互溶，且易揮發(fā)，所以使用酒精洗滌明礬晶體的目的是利用乙醇的易揮發(fā)性帶走水分，使產(chǎn)物快速變干；明礬溶于水鋁離子水解生成氫氧化鋁具有吸附懸浮雜質(zhì)的作用而凈水，反應(yīng)的離子方程式為：Al3++3H2OAl(OH)3（膠體）+3H+。（6）在pH=3、加熱條件下，MnO4－可與Mn2+反應(yīng)生成MnO2。因此加入MnSO4發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：3Mn2++2MnO4－+2H2O＝5MnO2↓+4H+。