Question

【题目】以粉煤灰(主要成分为Al2O3、SiO2，还含少量Fe2O3等)为原料制取氧化铝的部分工艺流程如下：

(1)“酸浸”过程发生的主要反应的离子方程式是_______________________________________________。

“酸浸”在恒容密闭反应釜中进行，温度不宜过高的原因是________________________________________________________________________。

(2)“除铁”生成Fe(OH)3的离子方程式为_________________，检验溶液中铁元素已经除尽的方法是________________________________________________________________________。

(3)“结晶”是向浓溶液中通入HCl气体，从而获得AlCl3·6H2O晶体的过程，溶液中Al3＋和盐酸的浓度随通气时间的变化如下图所示。Al3＋浓度减小的原因是_________________________。

(4)上述流程中，可以循环利用的物质是____。

Answer 1

【答案】Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O 温度太高，盐酸大量挥发会引起容器内压强过大，导致反应釜损坏 Fe3＋＋3===Fe(OH)3↓＋3CO2↑ 静置，取少量上层清液于试管中，滴入KSCN溶液，溶液不变红色 盐酸浓度增大，溶液中Cl－浓度增大，促进Al3＋形成AlCl3·6H2O晶体析出 HCl(或盐酸)

【解析】

制备Al2O3的流程：粉煤灰的主要成分为Al2O3和SiO2（含少量杂质Fe2O3），加浓盐酸，Al2O3、Fe2O3转化为离子，SiO2不溶于盐酸，过滤，滤渣为SiO2，滤液中含有Al3+、Fe3+，加入适量碳酸氢铵，Fe3+转化为沉淀从而达到除铁的目的，滤液中氯化铝在氯化氢的氛围中加热结晶得AlCl3·6H2O晶体，AlCl3·6H2O晶体煅烧得到Al2O3以及副产品氯化氢，据此分析解答。

制备Al2O3的流程：粉煤灰的主要成分为Al2O3和SiO2（含少量杂质Fe2O3），加浓盐酸，Al2O3、Fe2O3转化为离子，SiO2不溶于盐酸，过滤，滤渣为SiO2，滤液中含有Al3+、Fe3+，加入适量碳酸氢铵，Fe3+转化为沉淀从而达到除铁的目的，滤液中氯化铝在氯化氢的氛围中加热结晶得AlCl3·6H2O晶体，AlCl3·6H2O晶体煅烧得到Al2O3以及副产品氯化氢。

(1)“酸浸”过程发生的主要反应为氧化铝与盐酸反应生成氯化铝和水，反应的离子方程式是Al2O3＋6H＋=2Al3＋＋3H2O；

“酸浸”在恒容密闭反应釜中进行，温度太高，盐酸大量挥发会引起容器内压强过大，导致反应釜损坏，故温度不宜过高；

(2)“除铁”生成Fe(OH)3是氯化铁与碳酸氢铵发生双水解反应生成氢氧化铁、氯化铵和二氧化碳，反应的离子方程式为Fe3＋＋3HCO=Fe(OH)3↓＋3CO2↑，检验溶液中铁元素已经除尽的方法是静置，取少量上层清液于试管中，滴入KSCN溶液，溶液不变红色；

(3) 盐酸浓度增大，溶液中Cl－浓度增大，促进Al3＋形成AlCl3·6H2O晶体析出，Al3＋浓度减小；

(4)上述流程中，结晶时必须用到氯化氢，而副产品为氯化氢，故可以循环利用的物质是HCl(或盐酸)。