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

问题问答题

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．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⁺的离子方程式补充完整：

（3）已知：

生成氢氧化物沉淀的pH

注：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）己知：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______．

答案

（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；

故答案为：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：5；8H⁺； 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；

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^-；