Question

12．我国火电厂粉煤灰的主要氧化物组成为SiO₂、Al₂O₃、FeO、Fe₂O₃等．一种利用粉煤灰制取氧化铝、硫酸铁溶液、二氧化硅的工艺流程如下：


（1）操作i的名称为过滤．
（2）工业上若需加快粉煤灰与NaOH溶液反应的浸出速率，可采取的措施有升温、增加NaOH溶液浓度、将粉煤灰研磨粉碎等（写两点即可）．
（3）写出固体A溶解在稀硫酸中所得溶液与H₂O₂反应的离子方程式：H₂O₂+2H⁺+2Fe²⁺=2Fe³⁺+2H₂O．
（4）以上流程中可以循环利用的物质是NH₄Cl．填化学式）．
（5）某科研小组用硫酸作为浸取液，浸取粉煤灰中的铝元素和铁元素，在104℃用硫酸浸取时，铝的浸取率与时间的关系如图1，适宜的浸取时间为2 h；铝的浸取率与的关系如图2所示，从浸取率角度考虑，三种助溶剂NH₄F、KF及NH₄F与KF的混合物，在相同时，浸取率最高的是NH₄F（填化学式）．
（6）Al/AgO电池是一种新型安全电池，广泛用于军事领域，其电池总反应为：2Al+3AgO+2OH^-+3H₂O═2[Al（OH）₄]^-+3Ag，则该电池工作时正极的电极反应方程式为AgO+2e^-+H₂O=Ag+2OH^-，若电池产生6mol电子转移，整体上分析电池负极消耗的OH^-物质的量最终为2mol．

Answer 1

分析 粉煤灰（主要成分为SiO₂、Al₂O₃、FeO、Fe₂O₃等），加入NaOH溶液使SiO₂、Al₂O₃溶解，生成滤液C中含有Na₂SiO₃和NaAlO₂，Fe₂O₃、FeO和氢氧化钠不反应，所以固体A为Fe₂O₃、FeO混合物，过滤后，A中加双氧水和硫酸，双氧水能氧化亚铁离子，得溶液B为Fe₂（SO₄）₃溶液，滤液中通入过量盐酸，得固体D为H₂SiO₃，溶液F为氯化铝溶液，D煅烧得E为SiO₂，F溶液中通入氨气得H为氢氧化铝和溶液J为氯化铵，H煅烧得I为Al₂O₃，据此答题．
（1）分离固体和液体用过滤操作；
（2）增大反应速率可以升高温度，增大接触面积，增大浓度等；
（3）过氧化氢氧化亚铁离子为铁离子；
（4）参与反应，过程中又生成的物质可以循环使用；
（5）根据图1可知，2h时铝的浸出率达到最大值，所以适宜的浸取时间为2h，根据图2可知，当时，NH₄F助溶剂对铝的浸出率最高；
（6）根据电池总反应可知，AgO为电池正极材料，电池工作时，AgO得到电子生成Ag，其电极反应为：AgO+2e^-+H₂O=Ag+2OH^-，有6mol电子转移，则正极生成6molOH^-，负极电极反应为：Al-3e^-+4OH^-=[Al（OH）₄]^-，负极消耗8molOH^-，据此分析计算．

解答 解：粉煤灰（主要成分为SiO₂、Al₂O₃、FeO、Fe₂O₃等），加入NaOH溶液使SiO₂、Al₂O₃溶解，生成滤液C中含有Na₂SiO₃和NaAlO₂，Fe₂O₃、FeO和氢氧化钠不反应，所以固体A为Fe₂O₃、FeO混合物，过滤后，A中加双氧水和硫酸，双氧水能氧化亚铁离子，得溶液B为Fe₂（SO₄）₃溶液，滤液中通入过量盐酸，得固体D为H₂SiO₃，溶液F为氯化铝溶液，D煅烧得E为SiO₂，F溶液中通入氨气得H为氢氧化铝和溶液J为氯化铵，H煅烧得I为Al₂O₃，
（1）加入过量NaOH溶液后，只有FeO、Fe₂O₃不反应，SiO₂与Al₂O₃转化为可溶性的Na₂SiO₃和NaAlO₂，通过过滤实现FeO、Fe₂O₃分离，所以操作i的名称为过滤，
故答案为：过滤；
（2）根据影响化学反应速率的因素分析，可采取如升温、增加NaOH溶液浓度、将粉煤灰研磨粉碎等措施，
故答案为：升温、增加NaOH溶液浓度、将粉煤灰研磨粉碎等；
（3）固体A为FeO、Fe₂O₃，首先FeO和Fe₂O₃溶解在稀硫酸中生成FeSO₄、Fe₂（SO₄）₃，Fe²⁺被H₂O₂氧化生成Fe³⁺：H₂O₂+2H⁺+2Fe²⁺=2Fe³⁺+2H₂O，
故答案为：H₂O₂+2H⁺+2Fe²⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
（4）根据流程图可知，NH₄Cl为可循环利用物质，故答案为：NH₄Cl；
（5）根据图1可知，2h时铝的浸出率达到最大值，所以适宜的浸取时间为2h，根据图2可知，当时，NH₄F助溶剂对铝的浸出率最高，
故答案为：2； NH₄F；
（6）根据电池总反应可知，AgO为电池正极材料，电池工作时，AgO得到电子生成Ag，其电极反应为：AgO+2e^-+H₂O=Ag+2OH^-，有6mol电子转移，则正极生成6molOH^-，负极电极反应为：Al-3e^-+4OH^-=[Al（OH）₄]^-，负极消耗8molOH^-，由于正极产生的6molOH^-向着负极迁移，所以电池最终消耗2molOH^-，也可根据电池总反应得出消耗2molOH^-，
故答案为：AgO+2e^-+H₂O=Ag+2OH^-； 2．

点评 本题考查物质的分离、提纯的综合实验设计，为高考常见题型，侧重化学反应基本原理、物质的性质等在化学与技术中的综合应用的考查，解题关键在于找准中间产品和相互交叉的流水生产线，在分析过程中，抓住中间产品的关联作用，逐一破解，难度中等．