Question

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，一種綜合利用煤矸石的工藝流程如圖K7­2所示。

圖K7­2

(1)寫(xiě)出“酸浸”過(guò)程中主要反應(yīng)的離子方程式：

________________________________________________________________________、

________________________________________________________________________。

(2)“酸浸”時(shí)鋁浸出率的影響因素可能有________________、________________。(寫(xiě)出2個(gè))

(3)物質(zhì)X的化學(xué)式為_(kāi)_______�！皦A溶”時(shí)反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)_________________________。

(4)已知Fe^3＋開(kāi)始沉淀和沉淀完全的pH分別為2.1和3.2，Al^3＋開(kāi)始沉淀和沉淀完全的pH分別為4.1和5.4。

為了獲得Al(OH)₃產(chǎn)品，從煤矸石的鹽酸浸取液開(kāi)始，若只用CaCO₃一種試劑，后續(xù)的操作過(guò)程是________________________________________________________________________

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________________________________________________________________________。

(5)以煤矸石為原料還可以開(kāi)發(fā)其他產(chǎn)品，例如在煤矸石的鹽酸浸取液除鐵后，常溫下向AlCl₃溶液中不斷通入HCl氣體，可析出大量AlCl₃·6H₂O晶體。結(jié)合化學(xué)平衡移動(dòng)原理解釋析出晶體的原因：________________________________________________________________________

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Answer 1

(1)Al₂O₃＋6H^＋===2Al^3＋＋3H₂O

Fe₂O₃＋6H^＋===2Fe^3＋＋3H₂O

(2)鹽酸的濃度　反應(yīng)溫度　煤矸石的顆粒大小　是否充分?jǐn)嚢琛》磻?yīng)時(shí)間(任寫(xiě)2個(gè))

(3)CO₂　Al(OH)₃＋OH^－===AlO＋2H₂O

(4)加入CaCO₃調(diào)節(jié)pH到3.2，過(guò)濾除去Fe(OH)₃后，再加入CaCO₃調(diào)節(jié)pH到5.4，過(guò)濾得到Al(OH)₃

(5)AlCl₃飽和溶液中存在溶解平衡AlCl₃·6H₂O(s)Al^3＋(aq)＋3Cl^—(aq)＋6H₂O(l)，通入HCl氣體使溶液中的c(Cl^－)增大，平衡向析出固體的方向移動(dòng)，從而析出AlCl₃·6H₂O晶體。

[解析] (1)SiO₂不溶于鹽酸；Al₂O₃是兩性氧化物，能夠溶于鹽酸；Fe₂O₃是堿性氧化物，能與鹽酸反應(yīng)。

(2)煤矸石固體中浸出鋁，其浸出率受煤矸石的顆粒大小、鹽酸的濃度、是否攪拌、溫度等因素的影響。攪拌可以使煤矸石與鹽酸接觸更充分，加熱可以加快反應(yīng)速率。

(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。堿溶時(shí)利用Al(OH)₃的兩性，將Fe(OH)₃、Al(OH)₃分開(kāi)，反應(yīng)的離子方程式為Al(OH)₃＋OH^－===AlO＋2H₂O。

(4)若只用CaCO₃處理酸浸的溶液，可根據(jù)Fe(OH)₃和Al(OH)₃的沉淀pH差異進(jìn)行分步沉淀，從而得到較純的Al(OH)₃。

(5)氯化鋁在溶液中存在溶解平衡，通入氯化氫后溶液中的氯離子濃度增大，抑制氯化鋁的溶解，所以可促進(jìn)氯化鋁晶體的析出。