Question

2．已知煤矸石經(jīng)處理后含SiO₂（65%）、Al₂O₃（25%）、Fe₂O₃（10%）．按以下流程制備Al（OH）₃：

（1）若取該煤矸石1000g按上述流程“酸浸”之后，對所得“溶液”直接加熱蒸干再經(jīng)灼燒，最終所得固體的成分及質(zhì)量分別是Al₂O₃250克、Fe₂O₃100g（不考慮實驗過程中的損失）．
（2）上述沉淀的主要化學(xué)成分是Al（OH）₃、Fe（OH）₃，物質(zhì)X是一種常見氣體，它的電子式為．
（3）“堿溶”時反應(yīng)的主要離子方程式為：Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O．
（4）“轉(zhuǎn)化”時，若物質(zhì)X是足量的，則主要反應(yīng)的離子方程式為AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-．
（5）已知Fe³⁺開始沉淀和沉淀完全的pH分別為2.1和3.2，Al³⁺開始沉淀和沉淀完全的pH分別為4.1和5.4．為了獲得更多產(chǎn)品Al（OH）₃，從煤矸石的鹽酸浸取液開始，若只用CaCO₃一種試劑，后續(xù)操作的實驗方案是：加入CaCO₃調(diào)節(jié)pH到3.2，過濾除去Fe（OH）₃后，再加CaCO₃調(diào)節(jié)pH到5.4，過濾得到Al（OH）₃．

Answer 1

分析 含SiO₂（65%）、Al₂O₃（25%）、Fe₂O₃（10%）化合物用鹽酸酸浸發(fā)生的反應(yīng)為：Al₂O₃+6H⁺═2Al³⁺+3H₂O；Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O；則過濾的溶液為氯化鐵和氯化鋁的溶液，加碳酸鈣消耗溶液中的氫離子使三價鐵離子、三價鋁離子都水解生成氫氧化鐵、氫氧化鋁的沉淀，所以再加入氫氧化鈉，只要氫氧化鋁溶解反應(yīng)為：Al（OH）₃+OH^-═AlO₂^-+2H₂O，所得溶液為偏鋁酸鈉溶液再通入二氧化碳進(jìn)一步反應(yīng)又生成氫氧化鋁，據(jù)此答題．

解答 解：含SiO₂（65%）、Al₂O₃（25%）、Fe₂O₃（10%）及少量鈣鎂的化合物用鹽酸酸浸發(fā)生的反應(yīng)為：Al₂O₃+6H⁺═2Al³⁺+3H₂O；Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O；則過濾的溶液為氯化鐵和氯化鋁的溶液，加碳酸鈣消耗溶液中的氫離子使三價鐵離子、三價鋁離子都水解生成氫氧化鐵、氫氧化鋁的沉淀，所以再加入氫氧化鈉，只要氫氧化鋁溶解反應(yīng)為：Al（OH）₃+OH^-═AlO₂^-+2H₂O，所得溶液為偏鋁酸鈉溶液再通入二氧化碳進(jìn)一步反應(yīng)又生成氫氧化鋁．
（1）過濾的溶液為氯化鐵和氯化鋁的溶液，對所得“溶液”直接加熱蒸干再經(jīng)灼燒，最終所得固體的成分Al₂O₃ a克、Fe₂O_3^b克，則：a=1000g×25%=250g，b=1000g×10%=100g，故答案為：Al₂O₃ 250克、Fe₂O₃100g；
（2）加碳酸鈣消耗溶液中的氫離子使三價鐵離子、三價鋁離子都水解生成氫氧化鐵、氫氧化鋁的沉淀，氯化鋁和氯化鐵水解都生成鹽酸，碳酸鈣和鹽酸反應(yīng)生成氯化鈣和二氧化碳，所以物質(zhì)X是二氧化碳，它的電子式為，故答案為：Al（OH）₃、Fe（OH）₃，；
（3）加入氫氧化鈉，只要氫氧化鋁溶解反應(yīng)為：Al（OH）₃+OH^-═AlO₂^-+2H₂O，故答案為：Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
（4）物質(zhì)X（二氧化碳）是足量的，則主要反應(yīng)的離子方程式為AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-，故答案為：
AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
（5）Fe³⁺開始沉淀和沉淀完全的pH分別為2.1和3.2，Al³⁺開始沉淀和沉淀完全的pH分別為4.1和5.4，為了獲得更多產(chǎn)品Al（OH）₃，加入CaCO₃調(diào)節(jié)pH到3.2，過濾除去Fe（OH）₃后，再加CaCO₃調(diào)節(jié)pH到5.4，過濾得到Al（OH）₃，故答案為：加入CaCO₃調(diào)節(jié)pH到3.2，過濾除去Fe（OH）₃后，再加CaCO₃調(diào)節(jié)pH到5.4，過濾得到Al（OH）₃．

點評 本題以工藝流程為載體考查了溶解平衡原理、物質(zhì)間的反應(yīng)、除雜等知識點，這種題型是高考常考題型，綜合性較強(qiáng)，涉及知識面較廣，用教材基礎(chǔ)知識采用知識遷移的方法分析解答，難度不大．