Question

【題目】I．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：

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
開始沉淀	3.4	6.3	1.5
完全沉淀	4.7	8.3	2.8

回答下列問題：

（1）明礬凈水的原理是______________________________(用離子方程式表示)。

（2）操作Ⅱ是_______________、_________________、過濾、洗滌、干燥。

（3）檢驗濾液A中是否存在Fe2＋的方法______________________________ (只用一種試劑)。

（4）在濾液A中加入高錳酸鉀發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：__________。

（5）調(diào)節(jié)pH＝3的目的是_______________________ ，濾渣2含有的物質(zhì)是______。

II．（6）取一定量含有Pb2+、Cu2+的工業(yè)廢水，向其中滴加Na2S溶液，當(dāng)PbS開始沉淀時，溶液中c(Pb2+)/c(Cu2+) =_________ (保留三位有效數(shù)字)。[已知Ksp(PbS)=3.4×10-28，

Ksp(CuS)=1.3×10-36]

Answer 1

【答案】Al3＋＋3H2OAl(OH)3(膠體)＋3H＋ 蒸發(fā)濃縮 冷卻結(jié)晶 取適量濾液A于試管中，滴加鐵氰化鉀溶液，若產(chǎn)生藍(lán)色沉淀，則說明濾液A中存在Fe2＋（也可用酸性高錳酸鉀溶液檢驗） 5Fe2＋＋MnO4—＋8H＋==5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O 使Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe（OH）3沉淀 MnO2、Fe(OH)3 2.62×108

【解析】

鋁灰（含Al、Al2O3及少量SiO2和FeOxFe2O3），加入過量稀硫酸酸溶過濾，濾液為硫酸鋁、硫酸亞鐵、硫酸鐵，濾渣Ⅰ為二氧化硅和不溶性雜質(zhì)，濾液A中加入稍過量高錳酸鉀溶液氧化亞鐵離子為鐵離子，調(diào)節(jié)溶液PH使鐵離子全部沉淀，鋁離子不沉淀，加入適量硫酸錳除去過量的高錳酸鉀過濾得到二氧化錳固體和氫氧化鐵沉淀，濾液主要是硫酸鋁溶液，加入硫酸鉀蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶過濾洗滌得到硫酸鋁鉀晶體。

（1）明礬凈水石鋁離子水解生成氫氧化鋁具有吸附懸浮雜質(zhì)的作用，反應(yīng)的離子方程式為：Al3++3H2OAl（OH）3+3H+，故答案為：Al3++3H2OAl（OH）3+3H+；

（2）固體和液體分離需要用過濾操作，操作Ⅰ是過濾，操作Ⅱ是溶液中得到晶體的方法，利用蒸發(fā)濃縮冷卻結(jié)晶，過濾洗滌，干燥得到明礬晶體，故答案為：蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶；

（3）檢驗亞鐵離子用高錳酸鉀溶液或鐵氰化鉀溶液，滴入高錳酸鉀溶液紫紅色褪去，或加入鐵氰化鉀溶液會呈現(xiàn)藍(lán)色沉淀，故答案為：取適量濾液A于試管中，滴加鐵氰化鉀溶液，若產(chǎn)生藍(lán)色沉淀，則說明濾液A中存在Fe2＋（也可用酸性高錳酸鉀溶液檢驗）；

（4）酸性溶液中高錳酸鉀溶液能氧化亞鐵離子為鐵離子，本身被還原為錳離子，反應(yīng)的離子方程式為：5Fe2++MnO4-+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O，故答案為：5Fe2++MnO4-+8H+=5Fe3++

Mn2++4H2O；

（5）分析離子沉淀的PH范圍調(diào)節(jié)溶液PH=3，可以使使Fe3+轉(zhuǎn)化成Fe（OH）3沉淀，并防止Al3+沉淀；在pH=3、加熱條件下，MnO4-可與Mn2+反應(yīng)生成MnO2，加入MnSO4發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)的離子方程式為：3Mn2++2MnO4-+2H2O=5MnO2↓+4H+；過濾得到反應(yīng)中生成難溶的二氧化錳和沉淀得到的氫氧化鐵沉淀，故答案為：使Fe3+轉(zhuǎn)化成Fe（OH）3沉淀；MnO2、Fe(OH)3；

（6）已知KSP（PbS）=3.4×10-28，Ksp（CuS）=1.3×10-36，取一定量含有Pb2+、Cu2+的工業(yè)廢水，向其中滴加Na2S溶液，當(dāng)PbS開始沉淀時，溶液中c(Pb2+)/c(Cu2+) = KSP（PbS）/Ksp（CuS）=3.4×10-28/1.3×10-36=，故答案為：2.62×108。