Question

【題目】工業生產無鐵硫酸鋁，以硫酸浸取鋁土礦得含鐵（Fe2+和Fe3+）的硫酸鋁溶液，加熱到一定溫度，攪拌，加入一定量高錳酸鉀溶液和硫酸錳溶液，在溶液中生成活性二氧化錳，調節溶液的pH，反應一段時間，Fe（OH） 3和二氧化錳發生吸附共沉作用，最終得到無鐵硫酸鋁晶體．
（1）KMnO4首先將Fe2+氧化為Fe3+ ， 其本身被還原為MnO2 ， 反應的離子方程式為 ．
（2）寫出高錳酸鉀溶液和硫酸錳溶液反應的化學方程式 ． 實驗證明，n（MnO2）/n（Fe）控制在4：1時，除鐵效果較好．若溶液中亞鐵離子和鐵離子濃度均為0.03mol/L，為達到較好的除鐵效果，每1L溶液應加入高錳酸鉀的物質的量為 ．
（3）調節pH的作用是 ．
（4）操作1的名稱為 ， 操作2的名稱為 ．

Answer 1

【答案】
（1）MnO4﹣+3Fe2++4H+=3Fe3++MnO2+2H2O
（2）2KMnO4+3MnSO4+2H2O=5MnO2↓+K2SO4+2H2SO4；0.102mol
（3）使鐵離子轉化為氫氧化鐵沉淀除去
（4）過濾；蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾洗滌
【解析】解：（1）KMnO4首先將Fe2+氧化為Fe3+ ， 其本身被還原為MnO2 ， 依據原子守恒和電荷守恒書寫離子方程式為：MnO4﹣+3Fe2++4H+=3Fe3++MnO2+2H2O，所以答案是：MnO4﹣+3Fe2++4H+=3Fe3++MnO2+2H2O；（2）由題意可知高錳酸鉀溶液和硫酸錳溶液反應生成活性二氧化錳，根據氧化還原反應中化合價升降相等，可寫出化學方程式為2KMnO4+3MnSO4+2H2O=5MnO2↓+K2SO4+2H2SO4 ， 若溶液中亞鐵離子和鐵離子濃度均為0.03mol/L，溶液中含有Fe2+物質的量為0.03mol，調節溶液PH使鐵離子全部沉淀，n（Fe）=0.06mol

MnO4﹣+	3Fe2++4H+=3Fe3++	MnO2+2H2O
0.01mol	0.03mol	0.01mol

n（MnO2）/n（Fe）控制在4：1時，除鐵效果較好．則n（MnO2）=0.06mol×4=0.24mol；
反應中生成二氧化錳物質的量=0.24mol﹣0.01mol=0.23mol，消耗高錳酸鉀物質的量：

2KMnO4+3MnSO4+2H2O=	5MnO2↓+K2SO4+2H2SO4 ，
2	5
n	0.23mol

n=0.092mol，
為達到較好的除鐵效果，每1L溶液應加入高錳酸鉀的物質的量=0.092mol+0.01mol=0102mol；
所以答案是：2KMnO4+3MnSO4+2H2O=5MnO2↓+K2SO4+2H2SO4；0.102mol；（3）鐵離子易發生水解反應生成氫氧化鐵，當調節溶液PH，使溶液PH增大時，易使鐵離子轉化為氫氧化鐵沉淀除去，所以答案是：使鐵離子轉化為氫氧化鐵沉淀除去；（4）根據題中信息，反應一段時間，二氧化錳和Fe （OH） 3發生吸附共沉作用，可知操作1為過濾，操作2為過濾后，濾液蒸發濃縮，冷卻結晶，過濾洗滌；
所以答案是：過濾；蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾洗滌．