Question

工业上用粉碎的煤矸石（主要含Al₂0₃、Si0₂及铁的氧化物）制备净水剂 BAC〔Al₂（OH）_nCl_6-n〕的流程如下：

（1）粉碎煤矸石的目的是

 

；滤渣I的主要成分是

 

 （填化学式）．
（2）步骤①在煮沸的过程中，溶液逐渐由无色变为绿色，此时溶液中有色离子为

 

（填化学式）；随后溶液又变为棕黄色，相关离子反应方程式为

 

；
步骤①的煮沸装置上方需安装一长导管，长导管的作用是

 

．
（3）步骤②中加入适量的Ca（OH）₂并控制pH，其目的：一是生成BAC；二是；已知BAC的分散质粒子大小在1nm?100nm之间，由此区别滤液I与BAC两种液体的物理方法是

 

；若Ca（OH）₂溶液过量，则步骤③得到的BAC产率偏低，写出该反应的离子方程式

 

．
（4）若0.1mol AlCl₃在某温度下溶于蒸馏水，当有5%水解生成Al（OH）₃溶液时，吸 收热量a kJ．写出该过程的热化学方程式

 

．

Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用,制备实验方案的设计

专题：实验设计题

分析：煤矸石（主要含Al₂0₃、Si0₂及铁的氧化物）加入硫酸和盐酸，Si0₂不溶，Al₂0₃及铁的氧化物溶解为离子，滤渣I为Si0₂，滤液调节PH，三价铁离子会转化为沉淀，则滤渣II为氢氧化铁，滤液II再经过蒸发浓缩，过滤得到硫酸钙和BAC溶液；
（1）根据固体的表面积对反应速率的影响分析；二氧化硅不溶于酸；
（2）Fe²⁺在溶液中为绿色；Fe²⁺易被空气中的氧气氧化为Fe³⁺；根据盐酸具有挥发性分析；
（3）根据胶体的性质及鉴别方法分析；Al³⁺与过量的强碱反应生成偏铝酸盐；
（4）根据水解 AlCl₃的量，求出1mol完全反应吸收的热量，再写出热化学方程式．

解答： 解：煤矸石（主要含Al₂0₃、Si0₂及铁的氧化物）加入硫酸和盐酸，Si0₂不溶，Al₂0₃及铁的氧化物溶解为离子，滤渣I为Si0₂，滤液调节PH，三价铁离子会转化为沉淀，则滤渣II为氢氧化铁，滤液II再经过蒸发浓缩，过滤得到硫酸钙和BAC溶液；
（1）有固体参加的反应，固体的表面积越大，反应速率越快，所以粉碎煤矸石能增大接触面积，加快溶解速率；二氧化硅不溶于酸，所以滤渣I为Si0₂；
故答案为：增大接触面积，加快溶解速率；Si0₂；
（2）Fe²⁺在溶液中为绿色；Fe²⁺易被空气中的氧气氧化为Fe³⁺，随后溶液又变为棕黄色，是因为Fe²⁺被空气中的氧气氧化为Fe³⁺，其反应的离子方程式为：4Fe²⁺+O₂+4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O，盐酸具有挥发性，在加热煮沸时易挥发，所以用长玻璃导管来冷凝、回流；
故答案为：Fe²⁺；4Fe²⁺+O₂+4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O；冷凝、回流；
（3）已知BAC的分散质粒子大小在1nm?100nm之间，则BAC为胶体，滤液I为溶液，用一束光照射液体，观察是否有丁达尔效应，有丁达尔效应的是BAC；Al³⁺与过量的强碱反应生成偏铝酸盐，所以若Ca（OH）₂溶液过量，则步骤③得到的BAC产率偏低，该反应的离子方程式为Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
故答案为：用一束光照射液体，观察是否有丁达尔效应；Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
（4）若0.1mol AlCl₃在某温度下溶于蒸馏水，当有5%水解生成Al（OH）₃溶液时，吸 收热量a kJ，则1mol完全反应水解吸收的热量为200aKJ，则其热化学方程式为：ACl₃（aq）+3H₂O（l）

某温度

Al（OH）₃（aq）+3HCl（aq）△H=+200aKJ/mol；
故答案为：AlCl₃（aq）+3H₂O（l）

某温度

Al（OH）₃（aq）+3HCl（aq）△H=+200aKJ/mol．

点评：本题考查了工艺流程图，主要涉及Al₂0₃、Si0₂及铁的氧化物的分离和提纯、胶体的性质和鉴别、热化学方程式等，题目考查的内容较多，侧重于考查学生对所学知识的综合应用能力．