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下圖所示。

         

(1)寫(xiě)出“酸浸”過(guò)程中主要反應(yīng)的離子方程式(任寫(xiě)一個(gè))：

                                                                   。

(2)物質(zhì)X的化學(xué)式為_(kāi)_______。“堿溶”時(shí)反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)_________________。

(3)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                                 ，再加入CaCO₃調(diào)節(jié)pH到5.4，過(guò)濾得到Al(OH)₃

(4)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飽和溶液中不斷通入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：                                                           

Answer 1

【知識(shí)點(diǎn)】鐵、鋁的重要化合物；難溶電解質(zhì)的溶解平衡   C2   C3   H5

【答案解析】(1)Al₂O₃＋6H^＋===2Al^3＋＋3H₂O   【 或Fe₂O₃＋6H^＋===2Fe^3＋＋3H₂O 】

  (2)CO₂　    Al(OH)₃＋OH^－===AlO＋2H₂O

  (3)加入CaCO₃調(diào)節(jié)pH到3.2，過(guò)濾除去Fe(OH)₃后

  (4)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）氧化鋁和氧化鐵都能和鹽酸反應(yīng)生成鹽和水，反應(yīng)方程式分別是：Al₂O₃+6H⁺═2Al³⁺+3H₂O、Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O

（2）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，氫氧化鋁和氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成可溶性偏鋁酸鈉，離子反應(yīng)方程式為：Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O

（3）Fe³⁺開(kāi)始沉淀和沉淀完全的pH分別為2.1和3.2，Al³⁺開(kāi)始沉淀和沉淀完全的pH分別為4.1和5.4，要使鐵離子完全沉淀而鋁離子不沉淀，則溶液的PH應(yīng)該為3.2，過(guò)濾氫氧化鋁沉淀時(shí)調(diào)節(jié)溶液pH為5.4，以使氫氧化鋁完全沉淀

（4）氯化鋁在溶液中存在溶解平衡，通入氯化氫后溶液中氯離子濃度增大，抑制氯化鋁溶解，所以促進(jìn)氯化鋁晶體析出，故答案為：AlCl₃飽和溶液中存在溶解平衡：

AlCl₃•6H₂O（s）⇌Al³⁺（aq）+3Cl^-（aq）+6H₂O（l），通入HCl氣體使溶液中c（Cl^-）增大，平衡向析出固體的方向移動(dòng)從而析出AlCl₃晶體。

【思路點(diǎn)撥】本題以工藝流程為載體考查了溶解平衡原理、物質(zhì)間的反應(yīng)、除雜等知識(shí)點(diǎn)，這種題型是高考�？碱}型，綜合性較強(qiáng)，涉及知識(shí)面較廣，用教材基礎(chǔ)知識(shí)采用知識(shí)遷移的方法分析解答，難度中等。