Question

19．以鋁灰（主要成分為Al、Al₂O₃，另有少量CuO、SiO₂、FeO和Fe₂O₃雜質(zhì)）為原料，可制得液體聚合氯化鋁[Al_m（OH）_nCl_3m-n]，生產(chǎn)的部分過程如圖所示（部分產(chǎn)物和操作已略去）．

（1）Al₂O₃與鹽酸反應(yīng)的離子方程式是Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O．
（2）濾渣I是SiO₂．濾渣2為黑色，該黑色物質(zhì)的化學(xué)式是CuS．
（3）向濾液2中加入NaClO溶液至不再產(chǎn)生紅褐色沉淀，此時溶液的pH約為3.7． 其中NaClO的作用是將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，使Fe³⁺轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃．該過程發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2Fe²⁺+ClO^-+2H⁺=2Fe³⁺+Cl^-+H₂O、Fe³⁺+3ClO^-+3H₂O=Fe（OH）₃↓+3HClO．
（4）將濾液3的pH調(diào)至4.2～4.5，利用水解反應(yīng)得到液體聚合氯化鋁．該反應(yīng)的化學(xué)方程式為mAlCl₃+nH₂O=Al_m（OH）_nCl_3m-n+nHCl．
（5）Na₂S溶液呈堿性的原因是S^2-+H₂O?HS^-+OH^-，HS^-+H₂O?H₂S+OH^-（用離子方程式表示）．該溶液中  c（Na⁺）=2c（S^2-）+2c（HS^-）+2c（H₂S）或2c（S^2-）+c（HS^-）+c（OH^-）-c（H⁺）．

Answer 1

分析 鋁灰（主要成分為Al、Al₂O₃，另有少量CuO、SiO₂、FeO和Fe₂O₃雜質(zhì)）加過量鹽酸，過濾濾渣1為SiO₂，濾液1中含有Al³⁺、Fe³⁺、Fe²⁺、Cu²⁺等，濾液中加硫化鈉，Cu²⁺轉(zhuǎn)化為CuS沉淀；過濾，濾液2中加NaClO把亞鐵離子氧化為鐵離子，鐵離子易水解生成氫氧化鐵沉淀，過濾，濾液3中為氯化鋁；
（1）Al₂O₃與鹽酸反應(yīng)生成氯化鋁和水；
（2）上述分析可知，濾渣1為二氧化硅，銅離子與硫離子結(jié)合生成CuS沉淀；
（3）亞鐵離子被NaClO氧化為鐵離子，鐵離子易水解生成氫氧化鐵沉淀；
（4）AlCl₃水解生成Al_m（OH）_nCl_3m-n和HCl，根據(jù)原子守恒配平方程式；
（5）硫化鈉是強(qiáng)堿弱酸鹽，溶液中硫離子分步水解溶液顯堿性，溶液中存在電荷守恒、物料守恒．

解答 解：鋁灰（主要成分為Al、Al₂O₃，另有少量CuO、SiO₂、FeO和Fe₂O₃雜質(zhì)）加過量鹽酸，過濾濾渣1為SiO₂，濾液1中含有Al³⁺、Fe³⁺、Fe²⁺、Cu²⁺等，濾液中加硫化鈉，Cu²⁺轉(zhuǎn)化為CuS沉淀；過濾，濾液2中加NaClO把亞鐵離子氧化為鐵離子，鐵離子易水解生成氫氧化鐵沉淀，過濾，濾液3中為氯化鋁；
（1）Al₂O₃與鹽酸反應(yīng)生成氯化鋁和水，其反應(yīng)的離子方程式為：Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O，故答案為：Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O；
（2）鋁灰（主要成分為Al、Al₂O₃，另有少量CuO、SiO₂、FeO和Fe₂O₃雜質(zhì)）溶于鹽酸后，二氧化硅不和鹽酸發(fā)生反應(yīng)，過濾得到濾渣1為二氧化硅，溶液中含有銅離子，加入硫化鈉，生成CuS黑色沉淀，故答案為：SiO₂；CuS；
（3）向濾液2中含有亞鐵離子，加入NaClO溶液，亞鐵離子被NaClO氧化為鐵離子，鐵離子易水解生成氫氧化鐵沉淀，反應(yīng)的離子方程式為：2Fe²⁺+ClO^-+2H⁺=2Fe³⁺+Cl^-+H₂O、Fe³⁺+3ClO^-+3H₂O=Fe（OH）₃↓+3HClO；
故答案為：將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，使Fe³⁺轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃沉淀；2Fe²⁺+ClO^-+2H⁺=2Fe³⁺+Cl^-+H₂O、Fe³⁺+3ClO^-+3H₂O=Fe（OH）₃↓+3HClO；
（4）AlCl₃水解生成Al_m（OH）_nCl_3m-n和HCl，根據(jù)原子守恒配平方程式為：mAlCl₃+nH₂O=Al_m（OH）_nCl_3m-n+nHCl；
故答案為：mAlCl₃+nH₂O=Al_m（OH）_nCl_3m-n+nHCl；
（5）Na₂S溶液呈堿性的原因是硫化鈉是強(qiáng)堿弱酸鹽，溶液中硫離子分步水解溶液顯堿性，離子方程式：S^2-+H₂O?HS^-+OH^-，HS^-+H₂O?H₂S+OH^-；溶液中存在電荷守恒為：2c（S^2-）+c（HS^-）+c（OH^-）=c（Na⁺）+c（H⁺），c（Na⁺）=2c（S^2-）+c（HS^-）+c（OH^-）-c（H⁺），物料守恒n（Na）=2n（S），c（Na⁺）=2c（S^2-）+2c（HS^-）+2c（H₂S），
故答案為：S^2-+H₂O?HS^-+OH^-，HS^-+H₂O?H₂S+OH^-；2c（S^2-）+2c（HS^-）+2c（H₂S）或2c（S^2-）+c（HS^-）+c（OH^-）-c（H⁺）．

點評 本題是一道關(guān)于物質(zhì)的分離和提純知識的實驗操作題，涉及基本實驗操作、沉淀的生成、氧化還原反應(yīng)、電解質(zhì)溶液中，鹽類水解、電荷守恒和物料守恒的應(yīng)用等，側(cè)重于考查學(xué)生分析和解決問題的能力，題目難度中等．