Question

【題目】以粉煤灰(主要成分為Al2O3、SiO2，還含少量Fe2O3等)為原料制取氧化鋁的部分工藝流程如下：

(1)“酸浸”過(guò)程發(fā)生的主要反應(yīng)的離子方程式是_______________________________________________。

“酸浸”在恒容密閉反應(yīng)釜中進(jìn)行，溫度不宜過(guò)高的原因是________________________________________________________________________。

(2)“除鐵”生成Fe(OH)3的離子方程式為_________________，檢驗(yàn)溶液中鐵元素已經(jīng)除盡的方法是________________________________________________________________________。

(3)“結(jié)晶”是向濃溶液中通入HCl氣體，從而獲得AlCl3·6H2O晶體的過(guò)程，溶液中Al3＋和鹽酸的濃度隨通氣時(shí)間的變化如下圖所示。Al3＋濃度減小的原因是_________________________。

(4)上述流程中，可以循環(huán)利用的物質(zhì)是____。

Answer 1

【答案】Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O 溫度太高，鹽酸大量揮發(fā)會(huì)引起容器內(nèi)壓強(qiáng)過(guò)大，導(dǎo)致反應(yīng)釜損壞 Fe3＋＋3===Fe(OH)3↓＋3CO2↑ 靜置，取少量上層清液于試管中，滴入KSCN溶液，溶液不變紅色 鹽酸濃度增大，溶液中Cl－濃度增大，促進(jìn)Al3＋形成AlCl3·6H2O晶體析出 HCl(或鹽酸)

【解析】

制備Al2O3的流程：粉煤灰的主要成分為Al2O3和SiO2（含少量雜質(zhì)Fe2O3），加濃鹽酸，Al2O3、Fe2O3轉(zhuǎn)化為離子，SiO2不溶于鹽酸，過(guò)濾，濾渣為SiO2，濾液中含有Al3+、Fe3+，加入適量碳酸氫銨，Fe3+轉(zhuǎn)化為沉淀從而達(dá)到除鐵的目的，濾液中氯化鋁在氯化氫的氛圍中加熱結(jié)晶得AlCl3·6H2O晶體，AlCl3·6H2O晶體煅燒得到Al2O3以及副產(chǎn)品氯化氫，據(jù)此分析解答。

制備Al2O3的流程：粉煤灰的主要成分為Al2O3和SiO2（含少量雜質(zhì)Fe2O3），加濃鹽酸，Al2O3、Fe2O3轉(zhuǎn)化為離子，SiO2不溶于鹽酸，過(guò)濾，濾渣為SiO2，濾液中含有Al3+、Fe3+，加入適量碳酸氫銨，Fe3+轉(zhuǎn)化為沉淀從而達(dá)到除鐵的目的，濾液中氯化鋁在氯化氫的氛圍中加熱結(jié)晶得AlCl3·6H2O晶體，AlCl3·6H2O晶體煅燒得到Al2O3以及副產(chǎn)品氯化氫。

(1)“酸浸”過(guò)程發(fā)生的主要反應(yīng)為氧化鋁與鹽酸反應(yīng)生成氯化鋁和水，反應(yīng)的離子方程式是Al2O3＋6H＋=2Al3＋＋3H2O；

“酸浸”在恒容密閉反應(yīng)釜中進(jìn)行，溫度太高，鹽酸大量揮發(fā)會(huì)引起容器內(nèi)壓強(qiáng)過(guò)大，導(dǎo)致反應(yīng)釜損壞，故溫度不宜過(guò)高；

(2)“除鐵”生成Fe(OH)3是氯化鐵與碳酸氫銨發(fā)生雙水解反應(yīng)生成氫氧化鐵、氯化銨和二氧化碳，反應(yīng)的離子方程式為Fe3＋＋3HCO=Fe(OH)3↓＋3CO2↑，檢驗(yàn)溶液中鐵元素已經(jīng)除盡的方法是靜置，取少量上層清液于試管中，滴入KSCN溶液，溶液不變紅色；

(3) 鹽酸濃度增大，溶液中Cl－濃度增大，促進(jìn)Al3＋形成AlCl3·6H2O晶體析出，Al3＋濃度減小；

(4)上述流程中，結(jié)晶時(shí)必須用到氯化氫，而副產(chǎn)品為氯化氫，故可以循環(huán)利用的物質(zhì)是HCl(或鹽酸)。