Question

8．某粉煤灰經(jīng)預(yù)處理后含Cu₂O、SiO₂、Al₂O₃、FeO化合物，一種綜合利用工藝設(shè)計(jì)的流程如下：

已知：①Cu₂O+2H⁺=Cu+Cu²⁺+H₂O
②生成氫氧化物沉淀的pH：

沉淀物	Cu（OH）2	Al（OH）3	Fe（OH）3	Fe（OH）2
開始沉淀pH	5.4	4.0	1.1	5.8
沉淀完全pH	6.7	5.2	3.2	8.8

（1）寫出用H₂O₂氧化溶液的離子方程式2 Fe ²⁺+H₂O₂+2H⁺═2 Fe³⁺+2H₂O．
（2）驗(yàn)證煤粉灰含有FeO必要的化學(xué)試劑為稀硫酸、KMnO₄溶液 （或稀鹽酸、K₃[Fe（CN）₆]溶液）．
（3）濾渣Ⅰ的主要成分為Cu、SiO₂（填化學(xué)式），濾渣Ⅱ的主要成分為Fe （OH）₃、Cu（OH）₂（填化學(xué)式）
（4）物質(zhì)X的化學(xué)式為CO₂．“堿溶”時(shí)反應(yīng)的離子方程式為Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O．
（5）為了獲得產(chǎn)品Al（OH）₃，從粉煤灰的鹽酸浸取后的溶液開始，若只用CaCO₃一種試劑，后續(xù)操作過程是加入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5.2，過濾得到Al（OH）₃_．

Answer 1

分析 粉煤灰經(jīng)預(yù)處理后含Cu₂O、SiO₂、Al₂O₃、FeO化合物，用鹽酸酸浸，發(fā)生反應(yīng)：Cu₂O+2H⁺=Cu+Cu²⁺+H₂O、Al₂O₃+6H⁺═2Al³⁺+3H₂O、FeO+2H⁺═Fe²⁺+H₂O，SiO₂不反應(yīng)，則濾渣I為SiO₂、Cu，所得溶液中含有CuCl₂、AlCl₃、FeCl₂及過量的HCl，加入H₂O₂將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，再加入CaCO₃調(diào)節(jié)pH，使Cu²⁺、Al³⁺、Fe³⁺轉(zhuǎn)化為Cu（OH）₂、Al（OH）₃、Fe（OH）₃沉淀，得到物質(zhì)X為CO₂，向過濾后得到沉淀中加入NaOH溶液，將Al（OH）₃轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化為NaAlO₂，過濾得到濾渣Ⅱ中主要含有Fe （OH）₃、Cu（OH）₂，濾液中通入CO₂得到Al（OH）₃．
（1）酸性條件下，H₂O₂將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，同時(shí)生成水；
（2）用酸溶解FeO，再用KMnO₄溶液 或K₃[Fe（CN）₆]溶液檢驗(yàn)Fe²⁺，注意：不能用氧化性酸，用KMnO₄溶液時(shí)不能用鹽酸；
（3）由上述分析可知，濾渣Ⅰ、濾渣Ⅱ的主要成分；
（4）“堿溶”時(shí)是氫氧化鈉與氫氧化鋁反應(yīng)生成偏鋁酸鈉與水；
（5）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5.2，過濾得到Al（OH）₃．

解答 解：粉煤灰經(jīng)預(yù)處理后含Cu₂O、SiO₂、Al₂O₃、FeO化合物，用鹽酸酸浸，發(fā)生反應(yīng)：Cu₂O+2H⁺=Cu+Cu²⁺+H₂O、Al₂O₃+6H⁺═2Al³⁺+3H₂O、FeO+2H⁺═Fe²⁺+H₂O，SiO₂不反應(yīng)，則濾渣I為SiO₂、Cu，所得溶液中含有CuCl₂、AlCl₃、FeCl₂及過量的HCl，加入H₂O₂將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，再加入CaCO₃調(diào)節(jié)pH，使Cu²⁺、Al³⁺、Fe³⁺轉(zhuǎn)化為Cu（OH）₂、Al（OH）₃、Fe（OH）₃沉淀，得到物質(zhì)X為CO₂，向過濾后得到沉淀中加入NaOH溶液，將Al（OH）₃轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化為NaAlO₂，過濾得到濾渣Ⅱ中主要含有Fe （OH）₃、Cu（OH）₂，濾液中通入CO₂得到Al（OH）₃．
（1）酸性條件下，H₂O₂將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，同時(shí)生成水，反應(yīng)離子方程式為：2 Fe ²⁺+H₂O₂+2H⁺═2 Fe³⁺+2H₂O，
故答案為：2 Fe ²⁺+H₂O₂+2H⁺═2 Fe³⁺+2H₂O；
（2）用酸溶解FeO，再用KMnO₄溶液 或K₃[Fe（CN）₆]溶液檢驗(yàn)Fe²⁺，注意：不能用氧化性酸，用KMnO₄溶液時(shí)不能用鹽酸，驗(yàn)證煤粉灰含有FeO必要的化學(xué)試劑為：稀硫酸、KMnO₄溶液 （或稀鹽酸、K₃[Fe（CN）₆]溶液），
故答案為：稀硫酸、KMnO₄溶液 （或稀鹽酸、K₃[Fe（CN）₆]溶液）；
（3）由上述分析可知，濾渣Ⅰ的主要成分為Cu、SiO₂，濾渣Ⅱ的主要成分為Fe （OH）₃、Cu（OH）₂，
故答案為：Cu、SiO₂；Fe （OH）₃、Cu（OH）₂；
（4）由上述分析可知，物質(zhì)X為CO₂，“堿溶”時(shí)是氫氧化鈉與氫氧化鋁反應(yīng)生成偏鋁酸鈉與水，反應(yīng)離子方程式為：Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O，
故答案為：CO₂；Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
（5）為了獲得產(chǎn)品Al（OH）₃，從粉煤灰的鹽酸浸取后的溶液開始，若只用CaCO₃一種試劑，后續(xù)操作過程是：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5.2，過濾得到Al（OH）₃，
故答案為：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5.2，過濾得到Al（OH）₃．

點(diǎn)評 本題以工藝流程為載體，考查實(shí)驗(yàn)制備方案、對操作的分析評價(jià)、物質(zhì)分離提純、元素化合物知識等，綜合性較強(qiáng)，涉及知識面較廣，是對學(xué)生綜合能力的考查，難度中等．