Question

5．某地煤矸石经预处理后主要含SiO₂（60%）和Al₂O₃（30%），其余为Fe₂O₃、FeO．某实验小组利用其提取Al（OH）₃．

（1）“酸浸”过程中Al₂O₃溶解的离子方程式为Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O．“酸浸”前常常将煤矸石粉碎，其目的是增大接触面积，加快反应速率，提高浸取率．
（2）氧化过程除了可用Cl₂氧化Fe²⁺外，也可以用H₂O₂进行氧化，试写出用H₂O₂氧化Fe²⁺（酸溶时盐酸过量）的离子方程式2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O．
（3）水解的目的是使Al³⁺和Fe³⁺转化为氢氧化物沉淀，那么检验水解过程中Fe³⁺已被完全沉淀的方法是：取滤液Ⅰ少许于试管中，滴入KSCN溶液，若溶液不变血红色，则Fe³⁺已经沉淀完全．
（4）称取304g煤矸石，按上述流程制取Al（OH）₃，碱溶后过滤，得到滤渣Ⅱ42.8g，则在氧化时至少需要通入标准状况下的Cl₂的体积为2.24L．（忽略制取过程中的损耗）

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↑、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，母液II中含有NaHCO₃或碳酸钠，据此分析解答．

解答 解：（1）“酸浸”过程中Al₂O₃溶解的离子方程式为 Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O，“酸浸”前常常将煤矸石粉碎，其目的是增大接触面积，加快反应速率，提高浸取率，
故答案为：Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O；增大接触面积，加快反应速率，提高浸取率；
（2）H₂O₂氧化Fe²⁺（酸溶时盐酸过量）的离子方程式为2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，
故答案为：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
（3）检验水解过程中Fe³⁺已被完全沉淀的方法是：取滤液Ⅰ少许于试管中，滴入KSCN溶液，若溶液不变血红色，则Fe³⁺已经沉淀完全，
故答案为：滴入KSCN溶液，若溶液不变血红色，则Fe³⁺已经沉淀完全；
（4）304g煤矸石中，Fe₂O₃、FeO的质量为304g×10%=30.4g，滤渣II为Fe（OH）₃，设FeO的物质的量为xmol，Fe₂O₃的物质的量为ymol，则有$\left\{\begin{array}{l}{72x+160y=30.4}\\{（x+2y）×107=42.8}\end{array}\right.$，所以x=0.2，y=0.1，所以根据电子得失守恒，将0.2mol的亚铁离子氧化成铁离子需要通入标准状况下的Cl₂的物质的量为0.1mol，所以其体积为2.24L，
故答案为：2.24．

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．