Question

19．以铝灰（主要成分为Al、Al₂O₃，另有少量CuO、SiO₂、FeO和Fe₂O₃杂质）为原料，可制得液体聚合氯化铝[Al_m（OH）_nCl_3m-n]，生产的部分过程如图所示（部分产物和操作已略去）．

（1）Al₂O₃与盐酸反应的离子方程式是Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O．
（2）滤渣I是SiO₂．滤渣2为黑色，该黑色物质的化学式是CuS．
（3）向滤液2中加入NaClO溶液至不再产生红褐色沉淀，此时溶液的pH约为3.7． 其中NaClO的作用是将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，使Fe³⁺转化为Fe（OH）₃．该过程发生反应的离子方程式为2Fe²⁺+ClO^-+2H⁺=2Fe³⁺+Cl^-+H₂O、Fe³⁺+3ClO^-+3H₂O=Fe（OH）₃↓+3HClO．
（4）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．该反应的化学方程式为mAlCl₃+nH₂O=Al_m（OH）_nCl_3m-n+nHCl．
（5）Na₂S溶液呈碱性的原因是S^2-+H₂O?HS^-+OH^-，HS^-+H₂O?H₂S+OH^-（用离子方程式表示）．该溶液中  c（Na⁺）=2c（S^2-）+2c（HS^-）+2c（H₂S）或2c（S^2-）+c（HS^-）+c（OH^-）-c（H⁺）．

Answer 1

分析 铝灰（主要成分为Al、Al₂O₃，另有少量CuO、SiO₂、FeO和Fe₂O₃杂质）加过量盐酸，过滤滤渣1为SiO₂，滤液1中含有Al³⁺、Fe³⁺、Fe²⁺、Cu²⁺等，滤液中加硫化钠，Cu²⁺转化为CuS沉淀；过滤，滤液2中加NaClO把亚铁离子氧化为铁离子，铁离子易水解生成氢氧化铁沉淀，过滤，滤液3中为氯化铝；
（1）Al₂O₃与盐酸反应生成氯化铝和水；
（2）上述分析可知，滤渣1为二氧化硅，铜离子与硫离子结合生成CuS沉淀；
（3）亚铁离子被NaClO氧化为铁离子，铁离子易水解生成氢氧化铁沉淀；
（4）AlCl₃水解生成Al_m（OH）_nCl_3m-n和HCl，根据原子守恒配平方程式；
（5）硫化钠是强碱弱酸盐，溶液中硫离子分步水解溶液显碱性，溶液中存在电荷守恒、物料守恒．

解答 解：铝灰（主要成分为Al、Al₂O₃，另有少量CuO、SiO₂、FeO和Fe₂O₃杂质）加过量盐酸，过滤滤渣1为SiO₂，滤液1中含有Al³⁺、Fe³⁺、Fe²⁺、Cu²⁺等，滤液中加硫化钠，Cu²⁺转化为CuS沉淀；过滤，滤液2中加NaClO把亚铁离子氧化为铁离子，铁离子易水解生成氢氧化铁沉淀，过滤，滤液3中为氯化铝；
（1）Al₂O₃与盐酸反应生成氯化铝和水，其反应的离子方程式为：Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O，故答案为：Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O；
（2）铝灰（主要成分为Al、Al₂O₃，另有少量CuO、SiO₂、FeO和Fe₂O₃杂质）溶于盐酸后，二氧化硅不和盐酸发生反应，过滤得到滤渣1为二氧化硅，溶液中含有铜离子，加入硫化钠，生成CuS黑色沉淀，故答案为：SiO₂；CuS；
（3）向滤液2中含有亚铁离子，加入NaClO溶液，亚铁离子被NaClO氧化为铁离子，铁离子易水解生成氢氧化铁沉淀，反应的离子方程式为：2Fe²⁺+ClO^-+2H⁺=2Fe³⁺+Cl^-+H₂O、Fe³⁺+3ClO^-+3H₂O=Fe（OH）₃↓+3HClO；
故答案为：将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，使Fe³⁺转化为Fe（OH）₃沉淀；2Fe²⁺+ClO^-+2H⁺=2Fe³⁺+Cl^-+H₂O、Fe³⁺+3ClO^-+3H₂O=Fe（OH）₃↓+3HClO；
（4）AlCl₃水解生成Al_m（OH）_nCl_3m-n和HCl，根据原子守恒配平方程式为：mAlCl₃+nH₂O=Al_m（OH）_nCl_3m-n+nHCl；
故答案为：mAlCl₃+nH₂O=Al_m（OH）_nCl_3m-n+nHCl；
（5）Na₂S溶液呈碱性的原因是硫化钠是强碱弱酸盐，溶液中硫离子分步水解溶液显碱性，离子方程式：S^2-+H₂O?HS^-+OH^-，HS^-+H₂O?H₂S+OH^-；溶液中存在电荷守恒为：2c（S^2-）+c（HS^-）+c（OH^-）=c（Na⁺）+c（H⁺），c（Na⁺）=2c（S^2-）+c（HS^-）+c（OH^-）-c（H⁺），物料守恒n（Na）=2n（S），c（Na⁺）=2c（S^2-）+2c（HS^-）+2c（H₂S），
故答案为：S^2-+H₂O?HS^-+OH^-，HS^-+H₂O?H₂S+OH^-；2c（S^2-）+2c（HS^-）+2c（H₂S）或2c（S^2-）+c（HS^-）+c（OH^-）-c（H⁺）．

点评 本题是一道关于物质的分离和提纯知识的实验操作题，涉及基本实验操作、沉淀的生成、氧化还原反应、电解质溶液中，盐类水解、电荷守恒和物料守恒的应用等，侧重于考查学生分析和解决问题的能力，题目难度中等．