Question

2．高錳酸鉀（KMnO₄）是常用的氧化劑，廣泛用于定量分析實驗中，以某菱錳礦（主要成分MnCO₃還含有SiO₂、FeCO₃、Al₂O₃等雜質(zhì)）為原料制備KMnO₄和Al（OH）₃的工藝流程如圖所示：

（1）“酸浸”過程中產(chǎn)生CO₂，寫出CO₂的電子式．
（2）第一次“氧化”加入MnO₂的目的是將亞鐵離子氧化成鐵離子，寫出該過程中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式2Fe²⁺+MnO₂+4H⁺=2Fe³⁺+Mn²⁺+2H₂O．
（3）上述流程中可以循環(huán)利用的物質(zhì)有CO₂、KHCO₃（寫出化學(xué)式）
（4）“調(diào)節(jié)pH值”過程中發(fā)生反應(yīng)的陽離子有H⁺、Fe³⁺、Al³⁺．
（5）第二次“氧化”需加入少量AgNO₃溶液（作催化劑）和過量的K₂S₂O₈溶液，且在加熱條件下完成，寫出反應(yīng)的離子方程式2Mn²⁺+5S₂O₈^2-+8H₂O$\frac{\underline{\;AgNO_{3}\;}}{△}$5SO₄^2-+2MnO₄^-+16H⁺
（6）制取高錳酸鉀最終采用“低溫蒸干”的方法，試分析其原因高錳酸鉀在高溫下會分解．
（7）常溫下，將156gAl（OH）₃溶于1L水中，所得分散系中存在的動態(tài)平衡共有2個，該溫度下Al（OH）₃溶解度的計算式為：S=$\root{4}{\frac{1.3×10{\;}^{-33}}{27}}$mol•L^-1，（已知：K_sp[Al（OH）₃]=1.3×10^-33mol⁴•L^-4）

Answer 1

分析 菱錳礦用稀酸酸浸，MnCO₃、SiO₂、FeCO₃、Al₂O₃與硫酸反應(yīng)，產(chǎn)生二氧化碳，可以循環(huán)利用，SiO₂不與硫酸反應(yīng)，過濾得到SiO₂沉淀，濾液中含有硫酸鎂、硫酸亞鐵、硫酸鋁及剩余的硫酸，向濾液中加入二氧化錳，將亞鐵離子氧化成鐵離子，加入碳酸氫鉀調(diào)節(jié)PH值，過濾得濾渣中含有氫氧化鐵和氫氧化鋁，濾渣加入氫氧化鉀溶液，氫氧化鋁溶解生成偏鋁酸鉀，過濾除去氫氧化鐵，濾液中通入二氧化碳生成 氫氧化鋁沉淀和碳酸氫鉀溶液，碳酸氫鉀溶液可以循環(huán)利用，過濾Ⅱ后得到的濾液中含有硫酸錳，經(jīng)氧化得高錳酸鉀溶液，低溫蒸干后得高錳酸鉀晶體，據(jù)此答題．

解答 解：菱錳礦用稀酸酸浸，MnCO₃、SiO₂、FeCO₃、Al₂O₃與硫酸反應(yīng)，產(chǎn)生二氧化碳，可以循環(huán)利用，SiO₂不與硫酸反應(yīng)，過濾得到SiO₂沉淀，濾液中含有硫酸鎂、硫酸亞鐵、硫酸鋁及剩余的硫酸，向濾液中加入二氧化錳，將亞鐵離子氧化成鐵離子，加入碳酸氫鉀調(diào)節(jié)PH值，過濾得濾渣中含有氫氧化鐵和氫氧化鋁，濾渣加入氫氧化鉀溶液，氫氧化鋁溶解生成偏鋁酸鉀，過濾除去氫氧化鐵，濾液中通入二氧化碳生成 氫氧化鋁沉淀和碳酸氫鉀溶液，碳酸氫鉀溶液可以循環(huán)利用，過濾Ⅱ后得到的濾液中含有硫酸錳，經(jīng)氧化得高錳酸鉀溶液，低溫蒸干后得高錳酸鉀晶體，
（1）CO₂的電子式為，故答案為：；
（2）根據(jù)上面的分析可知，第一次“氧化”加入MnO₂的目的是將亞鐵離子氧化成鐵離子，該過程中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2Fe²⁺+MnO₂+4H⁺=2Fe³⁺+Mn²⁺+2H₂O，
故答案為：將亞鐵離子氧化成鐵離子；2Fe²⁺+MnO₂+4H⁺=2Fe³⁺+Mn²⁺+2H₂O；    
（3）根據(jù)上面的分析可知，上述流程中可以循環(huán)利用的物質(zhì)有CO₂、KHCO₃，故答案為：CO₂、KHCO₃；
（4）“調(diào)節(jié)pH值”過程中，氫離子與碳酸氫根離子反應(yīng)，鐵離子和鋁離子都生成氫氧化物沉淀，所以發(fā)生反應(yīng)的陽離子有H⁺、Fe³⁺、Al³⁺，
故答案為：H⁺、Fe³⁺、Al³⁺；
（5）第二次“氧化”中，在少量AgNO₃溶液作催化劑的條件下，過量的K₂S₂O₈溶液將錳離子氧化成高錳酸根，反應(yīng)的離子方程式為2Mn²⁺+5S₂O₈^2-+8H₂O$\frac{\underline{\;AgNO_{3}\;}}{△}$5SO₄^2-+2MnO₄^-+16H⁺，
故答案為：2Mn²⁺+5S₂O₈^2-+8H₂O$\frac{\underline{\;AgNO_{3}\;}}{△}$5SO₄^2-+2MnO₄^-+16H⁺；
 （6）由于高錳酸鉀在高溫下會分解，所以制取高錳酸鉀最終采用“低溫蒸干”的方法，
故答案為：高錳酸鉀在高溫下會分解；
（7）常溫下，將156gAl（OH）₃溶于1L水中，氫氧化鋁在水中存在沉淀的溶解平衡，水電離平衡，所以所得分散系中存在的動態(tài)平衡共有2個，該溫度下Al（OH）₃溶液中K_sp[Al（OH）₃]=c（Al³⁺）•c³（OH^-）=c（Al³⁺）•3³•c³（Al³⁺）=27c⁴（Al³⁺），所以溶解度S=c（Al³⁺）=$\root{4}{\frac{1.3×10{\;}^{-33}}{27}}$mol•L^-1，
故答案為：2；$\root{4}{\frac{1.3×10{\;}^{-33}}{27}}$．

點評 本題考查制備實驗方案的設(shè)計，為高頻考點，把握流程中混合物分離提純、除雜及發(fā)生的反應(yīng)為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析、實驗、推斷及計算能力的綜合考查，題目難度中等．