Question

堿式氯化鋁[Al₂（OH）_nCl_6-n]是利用工業(yè)鋁灰和活性鋁礬土為原料（主要含Al、Al₂O₃、SiO₂及鐵的氧化物）經(jīng)過精制加工而成，此產(chǎn)品活性較高，對(duì)工業(yè)污水具有較好的凈化效果．其制備流程如下：

①16% HCl 16% H₂SO₄原料濾渣Ⅰ煮沸1.5h過濾
②適量Ca（OH）2控制pH，過濾濾液Ⅰ濾液Ⅱ?yàn)V渣Ⅱ
③加熱蒸發(fā)、濃縮結(jié)晶，過濾堿式氯化鋁溶液硫酸鈣晶體
（1）原料需要粉碎，其目的是

 

；濾渣I的主要成分是

 

；
（2）步驟①在煮沸過程中，溶液逐漸變?yōu)闇\綠色，此時(shí)溶液中呈淺綠色的陽離子常采用加入

 

試劑進(jìn)行檢驗(yàn)（填化學(xué)式）；隨后溶液又變?yōu)樽攸S色，相關(guān)反應(yīng)的離子方程式為

 

；
（3）步驟②中加入適量的Ca（OH）₂并控制pH，其目的：一是生成堿式氯化鋁；二是

 

；已知堿式氯化鋁的分散質(zhì)粒子大小在1～100nm之間，則區(qū)別濾液I與堿式氯化鋁兩種液體的物理方法是

 

；若Ca（OH）₂溶液過量，則步驟③得到的堿式氯化鋁產(chǎn)率偏低，該反應(yīng)的離子方程式為

 

；
（4）某溫度下若0.1mol AlCl₃溶于蒸餾水，當(dāng)有2.5%水解生成Al（OH）₃溶液時(shí)，吸收熱量Q kJ，該過程的熱化學(xué)反應(yīng)方程式為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：工業(yè)鋁灰和活性鋁礬土為原料（主要含Al、Al₂0₃、Si0₂及鐵的氧化物），加入硫酸和鹽酸，Si0₂不溶，Al、Al₂0₃及鐵的氧化物溶解為離子，濾渣I為Si0₂，濾液調(diào)節(jié)PH，三價(jià)鐵離子會(huì)轉(zhuǎn)化為沉淀，則濾渣II為氫氧化鐵，濾液II再經(jīng)過蒸發(fā)濃縮，過濾得到硫酸鈣和堿式氯化鋁溶液．
（1）粉碎原料的目的是增大接觸面積，提高溶解速率；過濾可以將難溶物質(zhì)濾出；
（2）亞鐵離子的檢驗(yàn)可以采用K₃[Fe（CN）₆]試劑；氫氧化亞鐵不穩(wěn)定，很容易被氧氣氧化；
（3）根據(jù)膠體的性質(zhì)及鑒別方法分析；Al³⁺與過量的強(qiáng)堿反應(yīng)生成偏鋁酸鹽；
（4）根據(jù)水解AlCl₃的量，求出1mol完全反應(yīng)吸收的熱量，再寫出熱化學(xué)方程式．

解答： 解：工業(yè)鋁灰和活性鋁礬土為原料（主要含Al、Al₂0₃、Si0₂及鐵的氧化物），加入硫酸和鹽酸，Si0₂不溶，Al、Al₂0₃及鐵的氧化物溶解為離子，濾渣I為Si0₂，濾液調(diào)節(jié)PH，三價(jià)鐵離子會(huì)轉(zhuǎn)化為沉淀，則濾渣II為氫氧化鐵，濾液II再經(jīng)過蒸發(fā)濃縮，過濾得到硫酸鈣和堿式氯化鋁溶液．
（1）有固體參加的反應(yīng)，固體的表面積越大，反應(yīng)速率越快，所以粉碎煤矸石能增大接觸面積，加快溶解速率；二氧化硅不溶于酸，所以濾渣I為Si0₂；
故答案為：增大接觸面積，加快溶解速率；Si0₂；
（2）Fe²⁺在溶液中為綠色，可以用K₃[Fe（CN）₆]；Fe²⁺易被空氣中的氧氣氧化為Fe³⁺，隨后溶液又變?yōu)樽攸S色，是因?yàn)镕e²⁺被空氣中的氧氣氧化為Fe³⁺，其反應(yīng)的離子方程式為：4Fe²⁺+O₂+4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O；
故答案為：K₃[Fe（CN）₆]；4Fe²⁺+O₂+4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O；冷凝、回流；
（3）Ca（OH）₂并控制pH，其目的：一是生成堿式氯化鋁；其次還可以除去鐵離子，已知堿式氯化鋁的分散質(zhì)粒子大小在1nm?100nm之間，則為膠體，濾液I為溶液，用一束光照射液體，觀察是否有丁達(dá)爾效應(yīng)，有丁達(dá)爾效應(yīng)的是堿式氯化鋁；Al³⁺與過量的強(qiáng)堿反應(yīng)生成偏鋁酸鹽，所以若Ca（OH）₂溶液過量，則步驟③得到的BAC產(chǎn)率偏低，該反應(yīng)的離子方程式為Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
故答案為：除Fe³⁺；觀察是否有丁達(dá)爾效應(yīng)；Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
（4）若0.1mol AlCl₃在某溫度下溶于蒸餾水，當(dāng)有2.5%水解生成Al（OH）₃溶液時(shí)，吸收熱量QkJ，則1mol完全反應(yīng)水解吸收的熱量為400QkJ，則其熱化學(xué)方程式為：AlCl₃（aq）+3H₂O（l）?Al（OH）₃（膠體）+3HCl（aq）△H=+400QkJ/mol；
故答案為：AlCl₃（aq）+3H₂O（l）?Al（OH）₃（膠體）+3HCl（aq）△H=+400QkJ∕mol．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了工藝流程圖，主要涉及Al₂0₃、Si0₂及鐵的氧化物的分離和提純、膠體的性質(zhì)和鑒別、熱化學(xué)方程式等，題目考查的內(nèi)容較多，側(cè)重于考查學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的綜合應(yīng)用能力．