题目

题型：不详难度：来源：

某地煤矸石经预处理后含SiO₂（63%）、Al₂O₃（25%）、Fe₂O₃（5%）及少量钙镁的化合物等，一种综合利用工艺设计如下：

（1）“酸浸”过程中主要反应的离子方程式为_____________、_________________。
（2）“酸浸”时铝浸出率的影响因素可能有_____________、___________。（写出两个）
（3）物质X的化学式为___________。“碱溶”时反应的离子方程式为____________。
（4）已知Fe³⁺开始沉淀和沉淀完全的pH分别为2.1和3.2，Al³⁺开始沉淀和沉淀完全的pH分别为4.1和5.4。为了获得产品Al（OH） ₃，从煤矸石的盐酸浸取液开始，若只用CaCO₃一种试剂，后续操作过程是____________________。
（5）以煤矸石为原料还可以开发其他产品，例如在煤矸石的盐酸浸取液除铁后，常温下向AlCl₃溶液中不断通入HCl气体，可析出大量AlCl₃·6H₂O晶体，结合化学平衡移动原理解释析出晶体的原因：_______________________。

答案

（1）Al₂O₃+6H⁺==2Al³⁺+3H₂O ； Fe₂O₃+6H⁺==2Fe³⁺+3H₂O   （4分，每个2分）
（2）盐酸的浓度、反应温度、煤矸石颗粒大小、是否充分搅拌、反应时间（任写两个）（4分，每个2分）
（3）CO₂； Al（OH）₃ +OH^—=AlO₂^—+2H₂O    （4分，每个2分）
（4）加入CaCO₃调节pH到3.2，过滤除去Fe（OH） ₃后，再加入CaCO₃调节pH到5.4，过滤得到Al（OH） ₃    （2分）
（5）AlCl₃饱和溶液中存在溶解平衡：AlCl₃·6H₂O（s）Al³⁺（aq） +3Cl^—（aq） +6H₂O（l），通入HCl气体使溶液中c（Cl^—）增大，平衡向析出固体的方向移动从而析出AlCl₃晶体。   （2分）

解析

试题分析：（1）根据煤矸石经预处理后含成分可知，能与HCl主要反应的为Al₂O₃、Fe₂O₃，其反应的离子
方程式为Al₂O₃+6H⁺==2Al³⁺+3H₂O、 Fe₂O₃+6H⁺==2Fe³⁺+3H₂O ；
（2）影响酸浸因素有盐酸的浓度、反应温度、表面积（煤矸石颗粒大小）、是否充分搅拌、反应时间等；
（3）酸浸后的溶液呈酸性，一方面是剩
余的HCl，另一方面是Al³⁺+3H₂OAl（OH）₃+3H⁺、Fe³⁺+3H₂OFe（OH）₃+3H⁺的水解呈酸性，加入CaCO₃后与其H⁺反应生成CO₂；因Al（OH）₃是两性氢氧化物，既能溶液酸，又能溶于强碱，向沉淀中
加如碱时，反应的离子方程式为Al（OH）₃ +OH^—=AlO₂^—+2H₂O；
（4）根据Fe³⁺、Al³⁺沉淀的pH可知，使Fe³⁺沉淀时，Al³⁺离子不能沉淀，故应将pH调至到3.2，为了获得产品Al（OH） ₃，则需要Al³⁺离子完全沉淀，故将pH调至到5.4，在第二步调节pH之前，应用过滤的方法将Fe（OH） ₃除去；（5）AlCl₃饱和溶液中存在溶解平衡，通入HCl气体溶于水电离出Cl^—，使溶液中c（Cl^—）增大，平衡向析出固体的方向移动从而析出AlCl₃晶体。