Question

4．某大学实验室对煤矸石（主要含Al₂O₃、SiO₂及Fe₂O₃）制备聚合氯化铝{[Al₂（OH）_nCl_16-n]_m（1≤n≤5，m≤10），简称PAC，是一种新型、高效的絮凝剂和净水剂}．其工艺流程如图：

请回答下列问题：
（1）用浓盐酸配制20%的盐酸所需的玻璃仪器有量筒、烧杯、玻璃棒．
（2）加20%的盐酸酸浸，有关反应的离子方程式为Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O、Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O．
（3）残渣2的主要成分是Fe（OH）₃，设计实验证明你的结论（填操作、现象）：取少量残渣2于小试管中，加入稀盐酸使其完全溶解，再加入KSCN溶液，溶液呈（血）红色．
（4）由澄清的PAC稀溶液获得聚合氯化铝固体，该实验操作是蒸发浓缩，冷却结晶，得到的PAC粗产品中可能含有的杂质离子是Ca²⁺．
（5）从不引入杂质的角度来考虑，调节溶液pH的试剂可改为BD（填字母）．
A．NaOH     B．Al     C．氨水     D．Al₂O₃．

Answer 1

分析 煤矸石（主要含Al₂O₃、SiO₂及Fe₂O₃）中加入稀盐酸并加热，发生的反应为Al₂O₃+6HCl=2AlCl₃+3H₂O、Fe₂O₃+6HCl=2FeCl₃+3H₂O，SiO₂不溶于稀盐酸，然后过滤得到的滤渣1中成分为SiO₂，滤液中溶质为AlCl₃、FeCl₃，向滤液中加入适量氢氧化钙溶液并加热，得到氢氧化铁沉淀，过滤得到滤渣2为Fe（OH）₃，滤液中成分为{[Al₂（OH）_nCl_16-n]_m、CaCl₂，
（1）浓盐酸配20%的盐酸用到的仪器有：量筒、烧杯、玻璃棒；
（2）氧化铝 属于两性氧化物，氧化铁属于碱性氧化物，均能和强酸之间反应生成对应的盐和水；
（3）氢氧化铝可以溶于强碱溶液中，但是氢氧化铁和氢氧化钠之间不反应，据此来回答判断滤渣成分；可以采用硫氰化钾检验三价铁的存在；
（4）蒸发浓缩，冷却结晶可以将溶液中的氯化铝和转化为晶体，根据流程来回答的离子；
（5）从不引入杂质角度去考虑，根据选项判断能选择的试剂．

解答 解：煤矸石（主要含Al₂O₃、SiO₂及Fe₂O₃）中加入稀盐酸并加热，发生的反应为Al₂O₃+6HCl=2AlCl₃+3H₂O、Fe₂O₃+6HCl=2FeCl₃+3H₂O，SiO₂不溶于稀盐酸，然后过滤得到的滤渣1中成分为SiO₂，滤液中溶质为AlCl₃、FeCl₃，向滤液中加入适量氢氧化钙溶液并加热，得到氢氧化铁沉淀，过滤得到滤渣2为Fe（OH）₃，滤液中成分为{[Al₂（OH）_nCl_16-n]_m、CaCl₂，
（1）浓盐酸配20%的盐酸用到的仪器有：量筒、烧杯、玻璃棒，故答案为：量筒、烧杯、玻璃棒；
（2）氧化铝 氧化铁属于碱性氧化物，均能和强酸之间反应生成对应的盐和水，反应的方程式为Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O、Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O，
故答案为：Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O、Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O；
（3）氢氧化铝可以溶于强碱溶液中，但是氢氧化铁和氢氧化钠之间不反应，所以滤渣2是氢氧化铁，他可以和强酸之间反应得到三价铁盐，可以采用硫氰化钾检验三价铁的存在，
故答案为：Fe（OH）₃；取少量残渣2于小试管中，加入稀盐酸使其完全溶解，再加入KSCN溶液，溶液呈（血）红色；
（4）从澄清的PAC稀溶液获得聚合氯化铝固体，可以采用蒸发浓缩，冷却结晶的方法，加入氢氧化钙调节溶液的pH过程中，引进的钙离子会混入PAC粗产品中，故答案为：蒸发浓缩，冷却结晶；Ca²⁺；
（5）从不引入杂质角度去考虑，加入NaOH和氨水会引入钠离子和铵根离子，故选BD．

点评 本题考查物质分离和提纯，为高频考点，侧重于学生的分析、实验能力的考查，涉及基本操作、仪器选取等知识点，明确实验原理是解本题关键，知道流程图中发生的反应及基本操作，题目难度中等．