题目内容
聚合氯化铝晶体是一种高效无机水处理剂，其化学式为[Al2（OH）nCl6-n?XH2O]m，它的制备原理是调节AlCl3溶液的pH，通过促进其水解而结晶析出．下图是一种工业制备聚合氯化铝晶体的工艺流程，制备原料主要是铝加工行业的废渣--铝灰，主要含Al2O3、Al，另有SiO2等杂质．
（1）搅拌加热操作过程中发生反应的离子方程式 ； ．
（2）生产过程中操作1和操作2的名称为 ．
（3）反应中副产品A是 ，生产过程中可循环使用的物质是 ．（均用化学式表示）
（4）生产中要严格控制溶液中pH，过小，则氯化铝水解不完全，且m值偏小，产品产量质量会降低．而pH过大，产量也会降低，其原因是 ．
（5）已知：2Al （s）+
O2 （g）=Al2O3（s）；△H=-akJ?mol-1
3Fe （s）+2O2（g）=Fe3O4 （s）；△H=-bkJ?mol-1
写出Al和Fe3O4发生铝热反应的热化学方程式，△H值用a、b表示． ．
（1）搅拌加热操作过程中发生反应的离子方程式
（2）生产过程中操作1和操作2的名称为
（3）反应中副产品A是
（4）生产中要严格控制溶液中pH，过小，则氯化铝水解不完全，且m值偏小，产品产量质量会降低．而pH过大，产量也会降低，其原因是
（5）已知：2Al （s）+
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3Fe （s）+2O2（g）=Fe3O4 （s）；△H=-bkJ?mol-1
写出Al和Fe3O4发生铝热反应的热化学方程式，△H值用a、b表示．
考点：制备实验方案的设计,用盖斯定律进行有关反应热的计算,镁、铝的重要化合物
专题：化学反应中的能量变化,几种重要的金属及其化合物
分析：铝灰主要含Al2O3、Al，另有SiO2等杂质，加水清洗后加入氯化氢溶液加热发生的反应是铝和盐酸反应生成氯化铝和氢气，氧化铝和盐酸反应生成氯化铝和水，水喷淋吸收气体得到气体A为氢气；过滤得到滤渣为二氧化硅，滤液为氯化铝，溶液降温熟化调节溶液PH得到通过促进其水解而结晶析出；
（1）依据过程分析，搅拌加热操作过程中发生反应是铝和盐酸反应生成氯化铝和氢气，氧化铝和盐酸反应生成氯化铝和水；
（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．固体和溶液分离的操作为过滤；
（3）依据过程中的反应可知气体A为铝和盐酸反应生成的氢气；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；
（4）溶液调pH值，促进铝离子水解，利用晶体析出，氢氧化铝是两性氢氧化物溶于强酸强碱，PH大溶解氢氧化铝；
（5）依据热化学方程式和盖斯定律计算得到所需热化学方程式；
（1）依据过程分析，搅拌加热操作过程中发生反应是铝和盐酸反应生成氯化铝和氢气，氧化铝和盐酸反应生成氯化铝和水；
（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．固体和溶液分离的操作为过滤；
（3）依据过程中的反应可知气体A为铝和盐酸反应生成的氢气；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；
（4）溶液调pH值，促进铝离子水解，利用晶体析出，氢氧化铝是两性氢氧化物溶于强酸强碱，PH大溶解氢氧化铝；
（5）依据热化学方程式和盖斯定律计算得到所需热化学方程式；
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Ⅰ和Ⅱ的均为过滤．
故答案为：过滤；
（3）气体A为铝和盐酸反应生成的氢气，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：H2，HCl；
（4）铝离子水解，Al3++3H2O?Al（OH）3+3H+，降低氢离子浓度促进铝离子水解，有利于聚合氯化铝晶体析出，pH更大时还可将其溶解为[Al（OH）4]-；
故答案为：AlCl3完全水解为Al（OH）3，pH更大时还可将其溶解为[Al（OH）4]-；
（5）①2Al （s）+
O2 （g）=Al2O3（s）；△H=-akJ?mol-1
②3Fe （s）+2O2（g）=Fe3O4 （s）；△H=-bkJ?mol-1
依据盖斯定律计算①×4-②×3得到Al和Fe3O4发生铝热反应的热化学方程式：8Al（s）+3 Fe3O4 （s）=4Al2O3（s）+9 Fe（s）；△H=-4a+3b kJ?mol-1；
故答案为：8Al（s）+3 Fe3O4 （s）=4Al2O3（s）+9 Fe（s）；△H=-4a+3b kJ?mol-1；
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Ⅰ和Ⅱ的均为过滤．
故答案为：过滤；
（3）气体A为铝和盐酸反应生成的氢气，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：H2，HCl；
（4）铝离子水解，Al3++3H2O?Al（OH）3+3H+，降低氢离子浓度促进铝离子水解，有利于聚合氯化铝晶体析出，pH更大时还可将其溶解为[Al（OH）4]-；
故答案为：AlCl3完全水解为Al（OH）3，pH更大时还可将其溶解为[Al（OH）4]-；
（5）①2Al （s）+
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②3Fe （s）+2O2（g）=Fe3O4 （s）；△H=-bkJ?mol-1
依据盖斯定律计算①×4-②×3得到Al和Fe3O4发生铝热反应的热化学方程式：8Al（s）+3 Fe3O4 （s）=4Al2O3（s）+9 Fe（s）；△H=-4a+3b kJ?mol-1；
故答案为：8Al（s）+3 Fe3O4 （s）=4Al2O3（s）+9 Fe（s）；△H=-4a+3b kJ?mol-1；
点评：本题考查了物质制备实验过程分析判断，铝及其化合物性质的分析应用，热化学方程式书写方法，注意实验过程中的基本操作和条件选择的目的，题目难度中等．
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