Question

10．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．
（2）滤渣Ⅱ的主要成分是CaCO₃、Mg（OH）₂和Fe（OH）₃．
（3）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^-（或2AlO₂^-+CO₂+3H₂O=2Al（OH）₃↓+CO₃^2-）．

Answer 1

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3CO₃^2-+2Al³⁺+3H₂O=2Al（OH）₃↓+3CO₂↑、CO₃^2-+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↓+CO₃^2-），然后过滤得到Al（OH）₃，滤液II中含有NaHCO₃或碳酸钠，以此解答该题．

解答 解：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3CO₃^2-+2Al³⁺+3H₂O=2Al（OH）₃↓+3CO₂↑、CO₃^2-+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↓+CO₃^2-），然后过滤得到Al（OH）₃，滤液II中含有NaHCO₃或碳酸钠，
（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，
故答案为：Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O；
（2）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；
（3）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↓+CO₃^2-），
故答案为：AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-（或2AlO₂^-+CO₂+3H₂O=2Al（OH）₃↓+CO₃^2-）．

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．