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．向溶液中加入过量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MnO₄^-氧化Fe²⁺的的离子方程式补充完整：_____

（3）己知：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

注意：金属离子的起始浓度为0.1mol·L^-1。

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

（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

Al2O3+6H+=2Al3++3H2O 5 8 H+ 5 4 H2O 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 生成黄绿色气体 除去过1的MnO4-

【解析】（1）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；（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：1、5；8H+； 1、5； 4H2O；（3）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，铁离子开始沉淀和沉淀完全的溶液pH为1.5--2.8，铝离子和亚铁离子开始沉淀的溶液pH大于3，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；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；（4）一定条件下，MnO4-可与Mn2+反应生成MnO2，①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的现象是生成黄绿色气体；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；

点睛：本题考查了镁、铝、铁及其化合物性质的应用，主要是混合物分离的方法和实验设计，加入氧化剂氧化亚铁离子，调节溶液PH是沉淀分离是解题的关键，铁离子开始沉淀和沉淀完全的溶液pH为1.5--2.8，铝离子和亚铁离子开始沉淀的溶液pH大于3，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；题目难度中等。