用含有Al2O3、SiO2和少量FeO•xFe2O3的铝灰制备Al2（SO4）3...

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．再经过一系列操作，分离得到产品．

（1）步骤Ⅰ中过滤所得滤渣主要成分为：，H2SO4溶解Al2O3的离子方程式为：．

（2）步骤Ⅱ中加入KMnO4时发生反应的离子方程式为：．

（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均为0.1mol•L﹣1

①根据表中数据解释步骤Ⅱ的目的：，

②当Al3+开始沉淀时，Fe3+的浓度约为：．

（4）已知：一定条件下，MnO4﹣可与Mn2+反应生成MnO2．

①向Ⅲ的沉淀中加入浓盐酸并加热，能说明沉淀中存在MnO2的现象是：．

②步骤Ⅳ中加入MnSO4的目的是：．

（5）步骤Ⅴ中“一系列操作”是、．

（1）SiO2；Al2O3+6H+=2Al3++3H2O；（2）MnO4﹣+5Fe2++8H+=5Fe3++Mn2++4H2O；（3）①pH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； ②10﹣6.7 mol•L﹣1；（4）①生成黄绿色气体； ②除去过量的MnO4﹣；（5）蒸发浓缩、冷却结晶．【解析】试题分析：（1）Al2O3、FeO•xFe2O3能与硫酸反应，而SiO2不与硫酸反应，硫酸溶解氧化铝生成硫酸铝和水；（2）依据氧化还原反应电子守恒和原子守恒，结合元素化合价变化分析产物和反应物，据此书写离子方程式；（3）①铁离子开始沉淀和沉淀完全的溶液pH为1.5～2.8，铝离子开始沉淀pH为3.4，亚铁离子开始沉淀的溶液pH大于铝离子完全沉淀pH，向滤液中加入过量KMnO4溶液，目的是氧化亚铁离子为三价铁离子，依据图表数据分析可知，所以调节溶液的pH约为3，可以使铁离子全部沉淀，铝离子不沉淀分离； ②浓度为0.1mol•L﹣1的Fe3+开始沉淀时，溶液pH为1.5，所以Ksp[Fe（OH）3]=0.1×（10﹣14+1.5）3=1×10﹣38.5，当Al3+开始沉淀时，溶液pH为3.4，据此计算Fe3+的浓度；（4）①向Ⅲ的沉淀中加入浓HCl并加热，二氧化锰和浓盐酸在加热条件下反应生成氯化锰、氯气和水； ②MnO4﹣可与Mn2+反应生成MnO2，过滤除去，所以可以利用MnSO4的溶液和高锰酸钾溶液反应生成二氧化锰，把过量高锰酸根离子除去；（5）从溶液中获得Al2（SO4）3•18H2O晶体，可以通过蒸发浓缩、冷却结晶的方法；【解析】（1）Al2O3、FeO•xFe2O3能与硫酸反应，而SiO2不与硫酸反应，步骤Ⅰ过滤得到沉淀的主要成分为：SiO2，硫酸溶解氧化铝生成硫酸铝和水，反应的离子方程式为：Al2O3+6H+=2Al3++3H2O；故答案为：SiO2；Al2O3+6H+=2Al3++3H2O；（2）高锰酸根离子在酸溶液中被还原为锰离子，亚铁离子被氧化为铁离子，反应的离子方程式为：MnO4﹣+5Fe2++8H+=5Fe3++Mn2++4H2O，故答案为：MnO4﹣+5Fe2++8H+=5Fe3++Mn2++4H2O；（3）①铁离子开始沉淀和沉淀完全的溶液pH为1.5～2.8，铝离子开始沉淀pH为3.4，亚铁离子开始沉淀的溶液pH大于铝离子完全沉淀pH，向滤液中加入过量KMnO4溶液，目的是氧化亚铁离子为三价铁离子，依据图表数据分析可知，所以调节溶液的pH约为3，可以使铁离子全部沉淀，铝离子不沉淀分离，步骤II的目的：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，故答案为：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； ②浓度为0.1mol•L﹣1的Fe3+开始沉淀时，溶液pH为1.5，所以Ksp[Fe（OH）3]=0.1×（10﹣14+1.5）3=1×10﹣38.5，当Al3+开始沉淀时，溶液pH为3.4，即溶液中氢氧根离子的浓度为1×10﹣14+3.4 mol•L﹣1=1×10﹣10.6 mol•L﹣1，所以Fe3+的浓度为=10﹣6.7 mol•L﹣1，故答案为：10﹣6.7 mol•L﹣1；（4）①向Ⅲ的沉淀中加入浓HCl并加热，二氧化锰和浓盐酸在加热条件下反应生成氯化锰、氯气和水生成的氯气是黄绿色气体，能说明沉淀中存在MnO2，故答案为：生成黄绿色气体； ②MnO4﹣可与Mn2+反应生成MnO2，过滤除去，所以可以利用MnSO4的溶液和高锰酸钾溶液反应生成二氧化锰，把过量高锰酸根离子除去，故答案为：除去过量的MnO4﹣；（5）从溶液中获得Al2（SO4）3•18H2O晶体，可以通过蒸发浓缩、冷却结晶的方法，故答案为：蒸发浓缩、冷却结晶．

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考点分析：

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工业制硝酸的主要反应为：4NH3（g）+5O2（g）⇌4NO（g）+6H2O（l）△H

（1）已知氢气的燃烧热为△H=﹣285.8kJ/mol．

N2（g）+3H2（g）═2NH3（g）△H=﹣92.4kJ/mol；

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则上述工业制硝酸的主要反应的△H= ．

（2）在容积固定的密闭容器中发生上述反应，容器内部分物质的物质的量浓度如表：

浓度	c（NH3）（mol/L）	c（O2）（mol/L）	c（NO）（mol/L）
起始	0.8	1.6	0
第2min	0.6	a	0.2
第4min	0.3	0.975	0.5
第6min	0.3	0.975	0.5
第8min	0.7	1.475	0.1

①反应在第2min到第4min时，O2的平均反应速率为．

②反应在第6min时改变了条件，改变的条件可能是（填序号）．

A．使用催化剂 B．升高温度 C．减小压强 D．增加O2的浓度

③下列说法中能说明4NH3（g）+5O2（g）⇌4NO（g）+6H2O（g）达到平衡状态的是（填序号）．

A．单位时间内生成n mol NO的同时，生成n mol NH3

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C．百分含量w（NH3）=w（NO）

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E．若在恒温恒压下容积可变的容器中反应，混合气体的密度不再变化

（3）某研究所组装的CH2=CH2﹣O2燃料电池的工作原理如图1所示．

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下列有关说法不正确的是（）

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下列有关离子方程式，正确的是（）

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试题属性

题型：实验题
难度：简单