Question

【題目】明礬[KAl(SO4)2·12H2O]在生產、生活中有廣泛用途：飲用水的凈化：造紙工業上作施膠劑；食品工業的發酵劑等。利用煉鋁廠的廢料－鋁灰(含Al、Al2O3及少量SiO2和FeO·xFe2O3)可制備明礬。工藝流程如下：

回答下列問題：

(1)明礬凈水的原理是_______________(用離子方程式表示)

(2)操作I是__________，操作II是蒸發濃縮、____________、過濾、洗滌、干燥。

(3)將鋁灰投入NaOH溶液中生成氣體的化學方程式是_____________。在濾液A中加入KMnO4發生反應的離子方程式為_______________。

(4)已知：在pH＝3、加熱條件下，MnO4－可與Mn2＋反應生成MnO2。加入MnSO4發生反應的離子方程式為___________________，濾渣2含有的物質是__________。

Answer 1

【答案】Al3++3H2OAl(OH)3(膠體) +3H+ 過濾 冷卻結晶 2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑ 5Fe2++MnO4－+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O 3Mn2++2MnO4－+2H2O=5MnO2↓+4H+ MnO2、Fe(OH)3

【解析】

鋁灰(含Al、Al2O3及少量SiO2和FeOxFe2O3)，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，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，調節溶液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，加入硫酸鉀蒸發濃縮，冷卻結晶，過濾，洗滌得到硫酸鋁鉀晶體；

(1)明礬凈水的原理是鋁離子水解生成的氫氧化鋁具有吸附懸浮雜質的作用；

(2)固體和液體分離需要用過濾操作，溶液中得到晶體的方法是蒸發濃縮，冷卻結晶，過濾洗滌，干燥得到明礬晶體；

(3)將鋁灰投入氫氧化鈉溶液中生成氣體的反應是鋁和氫氧化鈉溶液反應生成偏鋁酸鈉和氫氣，酸性溶液中高錳酸鉀溶液能氧化亞鐵離子為鐵離子，本身被還原為錳離子；
(4)在pH=3、加熱條件下，MnO4-可與Mn2+反應生成MnO2。加入MnSO4發生反應結合原子守恒和電荷守恒配平書寫離子方程式；過濾得到反應中生成的難溶的二氧化錳和沉淀得到的氫氧化鐵沉淀。

鋁灰(含Al、Al2O3及少量SiO2和FeOxFe2O3)，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，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，調節溶液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，加入硫酸鉀蒸發濃縮，冷卻結晶，過濾洗滌得到硫酸鋁鉀晶體；

(1)明礬凈水的原理是鋁離子水解生成氫氧化鋁具有吸附懸浮雜質的作用，反應的離子方程式為：Al3++3H2OAl(OH)3(膠體) +3H+；

(2)固體和液體分離需要用過濾操作，操作Ⅰ是過濾，操作Ⅱ是溶液中得到晶體的方法，利用蒸發濃縮，冷卻結晶，過濾洗滌，干燥得到明礬晶體；

(3)將鋁灰投入氫氧化鈉溶液中生成氣體的反應是鋁和氫氧化鈉溶液反應生成偏鋁酸鈉和氫氣，反應的化學方程式：2Al+2NaOH+2H2O═2NaAlO2+3H2↑，酸性溶液中高錳酸鉀溶液能氧化亞鐵離子為鐵離子，本身被還原為錳離子，反應的離子方程式為：5Fe2++MnO4-+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O；

(4)在pH=3、加熱條件下，MnO4-可與Mn2+反應生成MnO2。加入MnSO4發生反應，反應的離子方程式為：3Mn2++2MnO4-+2H2O=5MnO2+4H+；過濾得到反應中生成的難溶的二氧化錳和沉淀得到的氫氧化鐵沉淀。