Question

1．聚合氯化鋁是新型、高效絮凝劑和凈水劑，其單體是液態(tài)堿式氯化鋁[Al₂（OH）_nCl_6-n]．工業(yè)上常采用鋁鹽溶液部分水解制備堿式氯化鋁，其工藝流程如下：

已知：高嶺土：Al₂O₃（25%～34%）、SiO₂（40%～50%）、Fe₂O₃（0.5%～3.0%）及少量雜質(zhì)和水．Al³⁺以氫氧化物形式完全沉淀時(shí)，溶液的pH為5.2．根據(jù)流程圖回答下列問(wèn)題：
（1）寫(xiě)出溶解過(guò)程中反應(yīng)的離子方程式Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O；Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O．
（2）加適量鋁粉的主要目的是除去溶液中的鐵元素．
（3）溶液的pH需控制在4.2～4.5的原因是pH超過(guò)4.5，Al³⁺會(huì)形成Al（OH）₃沉淀，pH低于4.2，Al³⁺水解程度很小，很難形成液態(tài)堿式氯化鋁[Al₂（OH）_nCl_6-n]．
（4）“蒸發(fā)濃縮”需保持溫度在90～100℃，控制該溫度的操作名稱是水浴加熱，寫(xiě)出該過(guò)程反應(yīng)的化學(xué)方程式2AlCl₃+nH₂O═Al₂（OH）_nCl_6-n+nHCl．

Answer 1

分析 加入鹽酸，二氧化硅不反應(yīng)，Al₂O₃、Fe₂O₃與鹽酸反應(yīng)生成氯化鋁、氯化鐵，加入適量鋁粉，過(guò)濾，除去溶液中的鐵離子，在濾液中加入適量碳酸鈣調(diào)節(jié)pH在4.2～4.5，將溶液蒸發(fā)濃縮，可得到[Al₂（OH）_nCl_6-n]，以此解答該題．

解答 解：加入鹽酸，二氧化硅不反應(yīng)，Al₂O₃、Fe₂O₃與鹽酸反應(yīng)生成氯化鋁、氯化鐵，加入適量鋁粉，過(guò)濾，除去溶液中的鐵離子，在濾液中加入適量碳酸鈣調(diào)節(jié)pH在4.2～4.5，將溶液蒸發(fā)濃縮，可得到[Al₂（OH）_nCl_6-n]，
（1）“溶解”過(guò)程反應(yīng)的離子方程式有 Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O、Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O，故答案為：Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O、Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O；
（2）鋁可與鐵離子反應(yīng)生成亞鐵離子，鋁與亞鐵離子反應(yīng)置換出鐵，加入鋁粉最主要作用是：除去溶液中的鐵元素，故答案為：除去溶液中的鐵元素；
（3）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，防止生成氫氧化鋁沉淀，實(shí)驗(yàn)時(shí)pH超過(guò)4.5，Al³⁺會(huì)形成Al（OH）₃沉淀；pH低于4.2，Al³⁺水解程度很小，很難形成液態(tài)堿式氯化鋁[Al₂（OH）_nCl_6-n]，
故答案為：pH超過(guò)4.5，Al³⁺會(huì)形成Al（OH）₃沉淀；pH低于4.2，Al³⁺水解程度很小，很難形成液態(tài)堿式氯化鋁[Al₂（OH）_nCl_6-n]；
（4）控制該溫度在一定范圍之間，可水浴加熱，氯化鋁水解生成Al₂（OH）_nCl_6-n，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2AlCl₃+nH₂O═Al₂（OH）_nCl_6-n+nHCl，
故答案為：水浴加熱；2AlCl₃+nH₂O═Al₂（OH）_nCl_6-n+nHCl．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)制備方法和實(shí)驗(yàn)探究，為高頻考點(diǎn)，掌握實(shí)驗(yàn)基本操作和理解實(shí)驗(yàn)原理是解題關(guān)鍵，題目難度中等，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)，難度中等．