Question

1．聚合氯化铝是新型、高效絮凝剂和净水剂，其单体是液态碱式氯化铝[Al₂（OH）_nCl_6-n]．工业上常采用铝盐溶液部分水解制备碱式氯化铝，其工艺流程如下：

已知：高岭土：Al₂O₃（25%～34%）、SiO₂（40%～50%）、Fe₂O₃（0.5%～3.0%）及少量杂质和水．Al³⁺以氢氧化物形式完全沉淀时，溶液的pH为5.2．根据流程图回答下列问题：
（1）写出溶解过程中反应的离子方程式Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O；Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O．
（2）加适量铝粉的主要目的是除去溶液中的铁元素．
（3）溶液的pH需控制在4.2～4.5的原因是pH超过4.5，Al³⁺会形成Al（OH）₃沉淀，pH低于4.2，Al³⁺水解程度很小，很难形成液态碱式氯化铝[Al₂（OH）_nCl_6-n]．
（4）“蒸发浓缩”需保持温度在90～100℃，控制该温度的操作名称是水浴加热，写出该过程反应的化学方程式2AlCl₃+nH₂O═Al₂（OH）_nCl_6-n+nHCl．

Answer 1

分析 加入盐酸，二氧化硅不反应，Al₂O₃、Fe₂O₃与盐酸反应生成氯化铝、氯化铁，加入适量铝粉，过滤，除去溶液中的铁离子，在滤液中加入适量碳酸钙调节pH在4.2～4.5，将溶液蒸发浓缩，可得到[Al₂（OH）_nCl_6-n]，以此解答该题．

解答 解：加入盐酸，二氧化硅不反应，Al₂O₃、Fe₂O₃与盐酸反应生成氯化铝、氯化铁，加入适量铝粉，过滤，除去溶液中的铁离子，在滤液中加入适量碳酸钙调节pH在4.2～4.5，将溶液蒸发浓缩，可得到[Al₂（OH）_nCl_6-n]，
（1）“溶解”过程反应的离子方程式有 Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O、Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O，故答案为：Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O、Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O；
（2）铝可与铁离子反应生成亚铁离子，铝与亚铁离子反应置换出铁，加入铝粉最主要作用是：除去溶液中的铁元素，故答案为：除去溶液中的铁元素；
（3）将滤液3的pH调至4.2～4.5，利用水解反应得到液体聚合氯化铝，防止生成氢氧化铝沉淀，实验时pH超过4.5，Al³⁺会形成Al（OH）₃沉淀；pH低于4.2，Al³⁺水解程度很小，很难形成液态碱式氯化铝[Al₂（OH）_nCl_6-n]，
故答案为：pH超过4.5，Al³⁺会形成Al（OH）₃沉淀；pH低于4.2，Al³⁺水解程度很小，很难形成液态碱式氯化铝[Al₂（OH）_nCl_6-n]；
（4）控制该温度在一定范围之间，可水浴加热，氯化铝水解生成Al₂（OH）_nCl_6-n，反应的化学方程式为2AlCl₃+nH₂O═Al₂（OH）_nCl_6-n+nHCl，
故答案为：水浴加热；2AlCl₃+nH₂O═Al₂（OH）_nCl_6-n+nHCl．

点评 本题考查了物质制备方法和实验探究，为高频考点，掌握实验基本操作和理解实验原理是解题关键，题目难度中等，需要学生具备扎实的基础，难度中等．