Question

聚合氯化铝晶体的化学式为[Al₂（OH）_nCl_6-n?xH₂O]_m，它是一种高效无机水处理剂．其制备原理是通过调节溶液的pH，促进AlCl₃溶液水解而析出晶体．其制备原料主要是铝加工行业的废渣--铝灰，它主要含Al₂O₃、Al，还有SiO₂等杂质．聚合氯化铝生产的工艺流程如下：
（1）写出搅拌加热操作过程中发生反应的离子方程式．

 

、

 

．
（2）操作B的名称是

 

．
（3）反应中副产品y是

 

．
（4）生产过程中可循环使用的物质是

 

（用化学式表示）．
（5）实验室为了比较准确地测定水处理剂产品中n和x的值，需得到较纯净的晶体，则试剂z物质可选用

 

（可供选择的有：NaOH、Al、氨水、Al₂O₃、NaAlO₂），操作C为

 

．

Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用

专题：实验设计题

分析：（1）铝灰主要含Al₂O₃、Al，还有SiO₂等杂质，加入盐酸，氧化铝和铝能与盐酸反应，二氧化硅不能与盐酸反应．
（2）工艺流程为：铝灰与过量的盐酸反应，过滤后收集滤液，加热浓缩至饱和，调pH值，稍静置，过滤收集滤渣，最终的这个滤渣就是我们要的晶体．
（3）搅拌加热操作过程，加入盐酸，铝与盐酸反应，由氢气生成，加热的时候HCl会挥发，用水喷淋就可以吸收HCl，得到HCl（aq），剩余气体为氢气．
（4）95°C加热的时候HCl会挥发，用水喷淋就可以吸收HCl，得到HCl（aq），进行循环使用．
（5）加入C目的是调节pH值，促进铝离子水解，但不能移入新杂质，其次在流程图中的B中或多或少会留有少量的HCl，因为加热不能保证所有的HCl全部挥发．

解答： 解：（1）氧化铝与盐酸反应生成氯化铝和水，反应离子方程式为Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O；
铝与盐酸反应生成氯化铝与氢气，反应离子方程式为2Al+6H⁺=2Al³⁺+3H₂↑．
故答案为：Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O；2Al+6H⁺=2Al³⁺+3H₂↑；
（2）铝灰与过量的盐酸反应，过滤后收集滤液，加热浓缩至饱和，调pH值，稍静置，过滤收集滤渣，最终的这个滤渣就是我们要的晶体，所以生产过程中操作B为过滤．
故答案为：过滤；
（3）搅拌加热操作过程，加入盐酸，铝与盐酸反应，有氢气生成，加热的时候HCl会挥发，用水喷淋就可以吸收HCl，得到HCl（aq），剩余气体为氢气，反应中副产品y为H₂．
故答案为：H₂．
（4）95°C加热的时候HCl会挥发，用水喷淋就可以吸收HCl，得到HCl（aq），可进行循环使用．
故答案为：HCl；
（5）用氢氧化钠和氨水调节pH值，会引入新的杂质，引入钠离子和铵根离子．所以可以加入Al和氧化铝进行处理，它二者是固体，多了可以过滤掉的，所以可以使得到的晶体较纯净，铝灰与过量的盐酸反应，过滤后收集滤液，加热浓缩至饱和，调pH值，稍静置，过滤收集滤渣，最终的这个滤渣就是我们要的晶体，所以生产过程中操作C为过滤、洗涤、干燥．
故答案为：Al或Al₂O₃；过滤、洗涤、干燥．

点评：本题以聚合氯化铝晶体的制备为载体，考查铝及其化合物性质、离子方程式、对工艺流程的理解、除杂等，难度中等，关键在于对工艺流程的理解和知识的迁移运用．