Question

明礬[KAl（SO₄）₂?12H₂O]在生產(chǎn)、生活中有廣泛用途：飲用水的凈化；造紙工業(yè)上作施膠劑；食品工業(yè)的發(fā)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(wèn)題：
（1）明礬凈水的原理是（用離子方程表示）

 

（2）操作Ⅰ是

 

，操作Ⅱ是蒸發(fā)濃縮、

 

、過(guò)濾、

 

干燥．
（3）檢驗(yàn)濾液A中是否存在Fe²⁺的方法是

 

（只用一種試劑）
（4）在濾液A中加入高錳酸鉀的目的是

 

，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為（該條件下Fe²⁺轉(zhuǎn)化為Fe³⁺，MnO₄^-轉(zhuǎn)化為Mn²⁺）

 

．
已知：生成氫氧化物沉淀的pH如下表所示

	Al（OH）3	Fe（OH）2	Fe（OH）3
開(kāi)始沉淀時(shí)	3.4	6.3	1.5
完全沉淀時(shí)	4.7	8.3	2.8

注：金屬離子的起始濃度為0.1mol?L^-1
根據(jù)表中數(shù)據(jù)解釋調(diào)pH=3的目的

 

．
（5）己知：在pH=3、加熱條件下，MnO₄^-可與Mn²⁺反應(yīng)生成MnO₂．加入MnS0₄發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：

 

．濾渣2含有的物質(zhì)是

 

．
（6）以Al和NiO（OH）為電極，KOH溶液為電解液可組成新型、高效電池，充放電過(guò)程中，發(fā)生Ni（OH）₂與NiO（OH）之間的轉(zhuǎn)化，寫(xiě)出放電時(shí)電池反應(yīng)的化學(xué)方程式

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì),物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用

專(zhuān)題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：（1）明礬中等弱酸根離子Al³⁺水解產(chǎn)生氫氧化鋁膠體，能夠吸附水中懸浮的物質(zhì)形成沉淀而除去，從而達(dá)到達(dá)到凈水的目的；
（2）根據(jù)制備流程可知，操作Ⅰ是把難溶性固體與溶液分離的操作；操作Ⅱ通過(guò)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥等操作獲得明礬；
（3）鐵氰化鉀溶液與Fe²⁺反應(yīng)生成藍(lán)色沉淀，據(jù)此完成亞鐵離子的檢驗(yàn)；
（4）根據(jù)制備流程，鐵離子比亞鐵離子更容易除去，所以加入高錳酸鉀溶液可以將亞鐵離子氧化成鐵離子；根據(jù)題中信息判斷反應(yīng)物、生成物，然后寫(xiě)出反應(yīng)的離子方程式；根據(jù)表中數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷，溶液的pH=3時(shí)Fe³⁺可以形成沉淀Fe（OH）₃；
（5）根據(jù)題意“在pH=3、加熱條件下，MnO₄^-可與Mn²⁺反應(yīng)生成MnO₂”寫(xiě)出反應(yīng)的離子方程式；在溶液的pH=3時(shí)，所以濾渣的成分含有MnO₂和 Fe（OH）₃；
（6）在放電時(shí)，鋁失去電子，Ni（OH）₂達(dá)到電子生成NiO（OH），據(jù)此寫(xiě)出電池反應(yīng)的化學(xué)方程式．

解答： 解：（1）明礬是強(qiáng)酸弱堿鹽，弱酸根離子Al³⁺水解產(chǎn)生氫氧化鋁膠體，能夠吸附水中懸浮的物質(zhì)形成沉淀而除去，從而達(dá)到達(dá)到凈水的目的．其反應(yīng)原理用方程式表示為：Al³⁺+3H₂O?Al（OH）₃+3H⁺，
故答案為：Al³⁺+3H₂O?Al（OH）₃+3H⁺；
（2）操作Ⅰ是將難溶性固體與溶液分離的操作，叫過(guò)濾；操作Ⅱ是蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥就得到明礬，
故答案為：過(guò)濾；冷卻結(jié)晶；洗滌；
（3）檢驗(yàn)濾液A中是否存在Fe²⁺的方法是取適量濾液A于試管中，滴加鐵氰化鉀溶液，產(chǎn)生藍(lán)色沉淀，證明Fe²⁺存在，
故答案為：取適量濾液A于試管中，滴加鐵氰化鉀溶液，產(chǎn)生藍(lán)色沉淀，證明Fe²⁺存在；
（4）在濾液A中加入高錳酸鉀的目的是使Fe²⁺轉(zhuǎn)化為Fe³⁺，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺═5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O，
根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知當(dāng)，溶液的pH=3時(shí)Fe³⁺可以完全形成沉淀Fe（OH）₃，而氫氧化鋁還沒(méi)有形成沉淀，
故答案為：使Fe²⁺轉(zhuǎn)化為Fe³⁺；5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺═5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O；使Fe³⁺轉(zhuǎn)化成Fe（OH）₃沉淀；
（5）在pH=3、加熱條件下，MnO₄^-可與Mn²⁺反應(yīng)生成MnO₂，加入MnS0₄發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：3Mn²⁺+2MnO₄^-+2H₂O=5MnO₂↓+4H⁺，
由于溶液的pH=3，所以濾渣的成分含有MnO₂和 Fe（OH）₃，
故答案為：3Mn²⁺+2MnO₄^-+2H₂O=5MnO₂↓+4H⁺；MnO₂、Fe（OH）₃；
（6以Al和NiO（OH）為電極，KOH溶液為電解液組成一種新型電池，放電時(shí)NiO（OH）轉(zhuǎn)化為Ni（OH）₂，鋁做負(fù)極失電子在氫氧化鉀溶液中生成偏鋁酸鉀，電池反應(yīng)的化學(xué)方程式：Al+3NiO（OH）+KOH+H₂O=KAlO₂+3Ni（OH）₂，
故答案為：Al+3NiO（OH）+KOH+H₂O=KAlO₂+3Ni（OH）₂．

點(diǎn)評(píng)：本題通過(guò)明礬的制備流程，考查了物質(zhì)制備方案的設(shè)計(jì)，題目難度較大，正確分析制備流程、明確制備原理為解答此類(lèi)題的關(guān)鍵，試題綜合性較強(qiáng)、知識(shí)點(diǎn)較多，充分考查了學(xué)生的分析、理解能力及靈活應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力．