Question

5．某煤礦篩選煤后的廢棄煤矸石中主要含有SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃，利用該煤矸石可生產(chǎn)金屬Al及紅色顏料Fe₂O₃．其生產(chǎn)工藝流程如下圖所示：

回答下列問題：
（1）對煤矸石需要進行粉碎，使粉末狀態(tài)的煤矸石在鹽酸中酸浸，煤矸石粉碎操作的目的是增大與酸的接觸面積，加快反應速率，“酸浸”操作后的溶液Ⅰ中陽離子除H⁺外，還有Fe³⁺、Al³⁺．
（2）殘渣主要成分的化學式為SiO₂，寫出該物質(zhì)的一種用途制備光導纖維．
（3）“轉(zhuǎn)化i”操作加入NH₃除使溶液中的Al³⁺轉(zhuǎn)化為沉淀外，其他作用是中和過量的鹽酸、沉淀鐵離子．
（4）“堿溶”操作中發(fā)生化學反應的離子方程式為Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O．
（5）“轉(zhuǎn)化ii”操作通入了過量的氣體X，X的電子式為．
（6）電解氧化鋁的陽極反應式為2O^2--4e^-=O₂↑．

Answer 1

分析 廢棄煤矸石中主要含有SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃，用鹽酸酸浸發(fā)生的反應為：Al₂O₃+6H⁺═2Al³⁺+3H₂O；Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O；則過濾的溶液Ⅰ為氯化鐵和氯化鋁的溶液，殘渣為二氧化硅，濾液中通入氨氣使三價鐵離子、三價鋁離子都生成氫氧化鐵、氫氧化鋁的沉淀，過濾得到沉淀中加入過量氫氧化鈉，氫氧化鋁溶解反應為：Al（OH）₃+OH^-═AlO₂^-+2H₂O，過濾得到沉淀為氫氧化鐵，煅燒得到氧化鐵，所得溶液Ⅱ為偏鋁酸鈉溶液，再通入過量二氧化碳進一步反應又生成氫氧化鋁，過濾得到氫氧化鋁沉淀，煅燒得到氧化鋁，電解熔融氧化鋁得到金屬鋁，
（1）煤矸石粉碎可以增大與酸的接觸面積，加快反應速率；“酸浸”操作后的溶液Ⅰ中陽離子除H⁺外，還存在鐵離子和鋁離子；
（2）殘渣主要成分為二氧化硅，可以制備光導纖維傳輸信息；
（3）“轉(zhuǎn)化i”操作加入NH₃除使溶液中的Al³⁺轉(zhuǎn)化為沉淀外，其他作用是中和過量的鹽酸、沉淀鐵離子；
（4）氫氧化鋁是兩性氫氧化物和氫氧化鈉能反應生成偏鋁酸鈉；
（5）“轉(zhuǎn)化ii”操作通入了過量的氣體X是通入二氧化碳氣體和偏鋁酸鈉溶液反應生成氫氧化鋁沉淀，二氧化碳是共價化合物，碳和兩個氧原子間分別形成兩對共用電子對；
（6）電解氧化鋁的陽極反應是氧離子失電子生成氧氣．

解答 解：（1）煤矸石粉碎的目的是可以增大與酸的接觸面積，加快反應速率，“酸浸”操作后的溶液Ⅰ中為鹽酸、氯化鐵和氯化銅溶液，溶液中陽離子除H⁺外，還存在鐵離子和鋁離子，
故答案為：增大與酸的接觸面積，加快反應速率；Fe³⁺、Al³⁺；
（2）殘渣主要成分為二氧化硅，化學式為：SiO₂，二氧化硅晶體可以制備光導纖維傳輸信息，
故答案為：SiO₂；制備光導纖維；
（3）“轉(zhuǎn)化i”操作加入NH₃除使溶液中的Al³⁺轉(zhuǎn)化為沉淀外，其他作用是中和過量的鹽酸、沉淀鐵離子生成氫氧化鐵沉淀，故答案為：中和過量的鹽酸、沉淀鐵離子；
（4）氫氧化鋁和氫氧化鈉溶液反應生成可溶性偏鋁酸鈉，離子反應方程式為：Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O，
故答案為：Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
（5）“轉(zhuǎn)化ii”操作通入了過量的氣體X是通入二氧化碳氣體和偏鋁酸鈉溶液反應生成氫氧化鋁沉淀，二氧化碳是共價化合物，碳和兩個氧原子間分別形成兩對共用電子對，二氧化碳的電子式為：，
故答案為：；
（6）電解氧化鋁的陽極反應是氧離子失電子生成氧氣，電極反應為：2O^2--4e^-=O₂↑，
故答案為：2O^2--4e^-=O₂↑．

點評 本題以工藝流程為載體考查了物質(zhì)分離提純、物質(zhì)間的反應、除雜、離子方程式書寫等知識點，這種題型是高考常考題型，綜合性較強，涉及知識面較廣，用教材基礎知識采用知識遷移的方法分析解答，題目難度中等．