题目内容

8．某地煤矸石经预处理后主要含SiO2（61%）、Al2O3（30%）和少量的Fe2O3、FeO及钙镁的化合物等．
某实验小组利用其提取Al（OH）3．

（1）“酸浸”过程中发生的主要反应的离子方程式为Al2O3+6H+=2Al3++3H2O，为提高“酸浸”时铝浸出率，可采取的措施之一是提高酸的浓度（或适当提高反应温度或搅拌下进行反应）．
（2）“氧化”的目的是将Fe2+氧化成Fe3+，有利于其水解除去铁元素，检验Fe3+已水解完全的方法是取少量母液Ⅰ，滴加KSCN溶液，无血红色，则Fe3+已水解完全．
（3）滤渣Ⅱ的主要成分是CaCO3、Mg（OH）2和Fe（OH）3．
（4）①上述流程中可循环利用的物质的化学式是CO2（或Na2CO3）．
②“转化”时主要反应的离子方程式为AlO2-+CO2+2H2O=Al（OH）3↓+HCO3-．
（5）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，从氧化后的溶液开始，若只用纯碱一种试剂，后续操作是加入纯碱调节pH到3.2，过滤除去Fe（OH）3等固体后，再加入纯碱调节pH到5.4，过滤得到Al（OH）3．

分析 煤矸石溶于稀盐酸发生的反应有Al2O3+6H+=2Al3++3H2O、Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O、FeO+2H+=Fe2++H2O，然后过滤，得到的滤渣为SiO2，向滤液中通入氯气，发生的反应为2Fe2++Cl2=2Cl-+2Fe3+，向溶液中加入碳酸钠，发生的反应为3CO32-+2Al3++3H2O=2Al（OH）3↓+3CO2↑、CO32-+Ca2+=CaCO3↓、Mg2++2H2O?Mg（OH）2+2H+、Fe3++3H2O?Fe（OH）3+3H+，过滤得到的滤液中含有NaCl，向滤渣中加入过量NaOH溶液，Al（OH）3溶解，其余沉淀不溶解，过滤后得到的滤渣II为CaCO3、Mg（OH）2和Fe（OH）3，滤液中含有NaAlO2，向滤液中通入二氧化碳，发生的反应为AlO2-+CO2+2H2O=Al（OH）3↓+HCO3-（或2AlO2-+CO2+3H2O=2Al（OH）3↓+CO32-），然后过滤得到Al（OH）3，滤液II中含有NaHCO3或碳酸钠，据此分析解答．

解答 解：（1）酸浸过程中金属氧化物都和稀盐酸反应生成氯化物，主要离子反应方程式为Al2O3+6H+=2Al3++3H2O，为提高反应速率可以采用升高温度、搅拌、增大盐酸浓度或增大煤矸石的表面积等方法，
故答案为：Al2O3+6H+=2Al3++3H2O；提高酸的浓度（或适当提高反应温度或搅拌下进行反应）；
（2）铁离子易水解生成沉淀且需要的pH较小，将Fe2+氧化成Fe3+，有利于其水解除去铁元素；
铁离子用KSCN溶液检验，其检验方法是：取少量母液Ⅰ，滴加KSCN溶液，无血红色，则Fe3+已水解完全，
故答案为：将Fe2+氧化成Fe3+，有利于其水解除去铁元素；取少量母液Ⅰ，滴加KSCN溶液，无血红色，则Fe3+已水解完全；
（3）通过以上分析知，滤渣II的成分为CaCO3、Mg（OH）2和Fe（OH）3，故答案为：Fe（OH）3；
（4）①水解时生成二氧化碳气体、转化时需要二氧化碳，在水解是需要碳酸钠、在转化时得到碳酸氢钠或碳酸钠，所以能循环利用的是CO2（或Na2CO3），
故答案为：CO2（或Na2CO3）；
②通过以上分析知，转化时发生的离子反应方程式为AlO2-+CO2+2H2O=Al（OH）3↓+HCO3-（或2AlO2-+CO2+3H2O=2Al（OH）3↓+CO32-），故答案为：AlO2-+CO2+2H2O=Al（OH）3↓+HCO3-（或2AlO2-+CO2+3H2O=2Al（OH）3↓+CO32-）；
（5）要得到较纯净的氢氧化铝，需要调节溶液的pH，要除去氢氧化铁且不能产生氢氧化铝沉淀，所以需要的pH≥3.2，除去氢氧化铁沉淀，然后再加入纯碱调节pH到5.4，过滤得到氢氧化铝沉淀，
故答案为：加入纯碱调节pH到3.2，过滤除去Fe（OH）3等固体后，再加入纯碱调节pH到5.4，过滤得到Al（OH）3．

点评 本题考查制备实验方案设计，为高考高频点，此种题型涉及物质性质、实验基本操作，明确物质的性质及每一步发生的反应、基本操作方法是解本题关键，熟练掌握元素化合物知识，灵活运用知识解答问题，题目难度中等．

练习册系列答案
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