某地煤矸石經(jīng)預(yù)處理后含SiO2(63%)、Al2O3(25%)、Fe2O3(5%)及少量鈣鎂的化合物等,一種綜合利用工藝設(shè)計如下:
(1)“酸浸”過程中主要反應(yīng)的離子方程式為_____________、_________________。
(2)“酸浸”時鋁浸出率的影響因素可能有_____________、___________。(寫出兩個)
(3)物質(zhì)X的化學(xué)式為___________。“堿溶”時反應(yīng)的離子方程式為____________。
(4)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)操作過程是____________________。
(5)以煤矸石為原料還可以開發(fā)其他產(chǎn)品,例如在煤矸石的鹽酸浸取液除鐵后,常溫下向AlCl3溶液中不斷通入HCl氣體,可析出大量AlCl3·6H2O晶體,結(jié)合化學(xué)平衡移動原理解釋析出晶體的原因:_______________________。
(1)Al2O3+6H+==2Al3++3H2O? ;? Fe2O3+6H+==2Fe3++3H2O??? (4分,每個2分)
(2)鹽酸的濃度、反應(yīng)溫度、煤矸石顆粒大小、是否充分?jǐn)嚢、反?yīng)時間(任寫兩個)(4分,每個2分)
(3)CO2 ; Al(OH)3 +OH—=AlO2—+2H2O???? (4分,每個2分)
(4)加入CaCO3調(diào)節(jié)pH到3.2,過濾除去Fe(OH) 3后,再加入CaCO3調(diào)節(jié)pH到5.4,過濾得到Al(OH) 3???? (2分)
(5)AlCl3飽和溶液中存在溶解平衡:AlCl3·6H2O(s)Al3+(aq) +3Cl—(aq) +6H2O(l),通入HCl氣體使溶液中c(Cl—)增大,平衡向析出固體的方向移動從而析出AlCl3晶體。??? (2分)
【解析】
試題分析:(1)根據(jù)煤矸石經(jīng)預(yù)處理后含成分可知,能與HCl主要反應(yīng)的為Al2O3、Fe2O3,其反應(yīng)的離子
方程式為Al2O3+6H+==2Al3++3H2O、 Fe2O3+6H+==2Fe3++3H2O ;
(2)影響酸浸因素有鹽酸的濃度、反應(yīng)溫度、表面積(煤矸石顆粒大小)、是否充分?jǐn)嚢、反?yīng)時間等;
(3)酸浸后的溶液呈酸性,一方面是剩
余的HCl,另一方面是Al3++3H2OAl(OH)3+3H+、Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+的水解呈酸性,加入CaCO3后與其H+反應(yīng)生成CO2;因Al(OH)3是兩性氫氧化物,既能溶液酸,又能溶于強(qiáng)堿,向沉淀中
加如堿時,反應(yīng)的離子方程式為Al(OH)3 +OH—=AlO2—+2H2O;
(4)根據(jù)Fe3+、Al3+沉淀的pH可知,使Fe3+沉淀時,Al3+離子不能沉淀,故應(yīng)將pH調(diào)至到3.2,為了獲得產(chǎn)品Al(OH) 3,則需要Al3+離子完全沉淀,故將pH調(diào)至到5.4,在第二步調(diào)節(jié)pH之前,應(yīng)用過濾的方法將Fe(OH) 3除去;(5)AlCl3飽和溶液中存在溶解平衡,通入HCl氣體溶于水電離出Cl—,使溶液中c(Cl—)增大,平衡向析出固體的方向移動從而析出AlCl3晶體。
考點(diǎn):考查化學(xué)工藝流程圖。主要考查有離子方程式、影響化學(xué)反應(yīng)的因素、元素及其化合物的性質(zhì)、調(diào)節(jié)溶液的pH值除雜、沉淀溶解平衡。
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科目:高中化學(xué) 來源:2013-2014學(xué)年福建省漳州市八校高三第三次聯(lián)考理綜化學(xué)試卷(解析版) 題型:填空題
某地煤矸石經(jīng)預(yù)處理后含SiO2(63%)、Al2O3(25%)、Fe2O3(5%)及少量鈣鎂的化合物等,一種綜合利用工藝設(shè)計如下:
(1)“酸浸”過程中主要反應(yīng)的離子方程式為__________?? 、____________。
(2)“酸浸”時鋁浸出率的影響因素可能有_____? ________、_____? ______。(寫出兩個)
(3)物質(zhì)X的化學(xué)式為___________。“堿溶”時反應(yīng)的主要離子方程式為:Fe3++3OH- = Fe(OH)3↓;??????????????????? ????????????????? 。
(4)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)操作過程是?????????????????????? 。
(5)以煤矸石為原料還可以開發(fā)其他產(chǎn)品,例如在煤矸石的鹽酸浸取液除鐵后,常溫下向AlCl3溶液中不斷通入HCl氣體,可析出大量AlCl3·6H2O晶體,結(jié)合化學(xué)平衡移動原理解釋析出晶體的原因:???????????????????????????????????????? 。
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