Question

4．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(jì)如圖：

（1）“酸浸”過(guò)程中主要反應(yīng)的離子方程式為：Al₂O₃+6H⁺═2Al³⁺+3H₂O、Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O．
（2）“酸浸”時(shí)，提高浸出速率的具體措施有增大酸的濃度、升高溫度．（寫出兩個(gè)）
（3）“堿溶”的目的是Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O，將Al（OH）₃ 轉(zhuǎn)化為AlO₂^-，以便和Fe（OH）₃分離．物質(zhì)X的電子式為．該工藝設(shè)計(jì)中，過(guò)量X參與反應(yīng)的離子方程式是：AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃+HCO₃^-．
（4）從流程中分離出來(lái)的Fe（OH）₃沉淀可在堿性條件下用KClO溶液處理，制備新型水處理劑高鐵酸鉀（K₂FeO₄），該反應(yīng)的離子方程式為：2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O．

Answer 1

分析 含SiO₂（63%）、Al₂O₃（25%）、Fe₂O₃（5%）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(guò)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(jià)鐵離子、三價(jià)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?dú)溲趸�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）能和酸反應(yīng)的物質(zhì)有氧化鋁和氧化鐵，氧化鋁是兩性氧化物，而氧化鐵是堿性氧化物，兩者與酸反應(yīng)生成鹽和水；
（2）酸浸”時(shí)鋁浸出率的影響因素可能是酸的濃度、溫度、反應(yīng)物的接觸面積、反應(yīng)時(shí)間等都影響反應(yīng)速率；
（3）氫氧化鋁是兩性氫氧化物和氫氧化鈉能反應(yīng)生成偏鋁酸鈉而氫氧化鐵不溶于氫氧化鈉；X是碳酸鈣和水解中的氫離子反應(yīng)生成二氧化碳；過(guò)量的二氧化碳和偏鋁酸鈉反應(yīng)可以制備氫氧化鋁據(jù)此書寫反應(yīng)方程式；
（4）FeCl₃與KClO在強(qiáng)堿性條件下反應(yīng)生成K₂FeO₄，氯化鉀和水．

解答 解：含SiO₂（63%）、Al₂O₃（25%）、Fe₂O₃（5%）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(guò)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(jià)鐵離子、三價(jià)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?dú)溲趸�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）氧化鋁和氧化鐵都能和鹽酸反應(yīng)生成鹽和水，反應(yīng)方程式分別是：Al₂O₃+6H⁺═2Al³⁺+3H₂O、Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O，
故答案為：Al₂O₃+6H⁺═2Al³⁺+3H₂O；Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O；
（2）酸的濃度、溫度、反應(yīng)物接觸面積、是否充分?jǐn)嚢�、反�?yīng)時(shí)間等都影響反應(yīng)速率，故答案為：增大酸的濃度；升高溫度；
（3）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，氫氧化鋁和氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成可溶性偏鋁酸鈉而氫氧化鐵不溶于氫氧化鈉，可以利用堿溶分離氫氧化鋁和氫氧化鐵，二氧化碳電子式為，過(guò)量的二氧化碳和偏鋁酸鈉反應(yīng)生成氫氧化鋁和碳酸氫根離子，反應(yīng)為AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃+HCO₃^-，故答案為：發(fā)生反應(yīng)為Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O，將Al（OH）₃ 轉(zhuǎn)化為AlO₂^-，以便和Fe（OH）₃分離；；AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃+HCO₃^-；
（4）用FeCl₃與KClO在強(qiáng)堿性條件下反應(yīng)生成K₂FeO₄，氯化鉀和水，反應(yīng)的離子方程式為2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O，故答案為：2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O．

點(diǎn)評(píng) 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(shí)點(diǎn)，這種題型是高考�？碱}型，綜合性較強(qiáng)，涉及知識(shí)面較廣，用教材基礎(chǔ)知識(shí)采用知識(shí)遷移的方法分析解答，難度中等．