Question

某地煤矸石經(jīng)預(yù)處理后含SiO2（63%）、Al2O3（25%）、Fe2O3（5%）及少量鈣鎂的化合物等，一種綜合利用工藝設(shè)計(jì)如下：

（1）“酸浸”過程中主要反應(yīng)的離子方程式為_____________、_________________。

（2）“酸浸”時(shí)鋁浸出率的影響因素可能有_____________、___________。（寫出兩個(gè)）

（3）物質(zhì)X的化學(xué)式為___________。“堿溶”時(shí)反應(yīng)的離子方程式為____________。

（4）已知Fe3+開始沉淀和沉淀完全的pH分別為2.1和3.2，Al3+開始沉淀和沉淀完全的pH分別為4.1和5.4。為了獲得產(chǎn)品Al（OH） 3，從煤矸石的鹽酸浸取液開始，若只用CaCO3一種試劑，后續(xù)操作過程是____________________。

（5）以煤矸石為原料還可以開發(fā)其他產(chǎn)品，例如在煤矸石的鹽酸浸取液除鐵后，常溫下向AlCl3溶液中不斷通入HCl氣體，可析出大量AlCl3·6H2O晶體，結(jié)合化學(xué)平衡移動(dòng)原理解釋析出晶體的原因：_______________________。

 

Answer 1

【答案】

（1）Al2O3+6H+==2Al3++3H2O? ；? Fe2O3+6H+==2Fe3++3H2O??? （4分，每個(gè)2分）

（2）鹽酸的濃度、反應(yīng)溫度、煤矸石顆粒大小、是否充分?jǐn)嚢琛⒎磻?yīng)時(shí)間（任寫兩個(gè)）（4分，每個(gè)2分）

（3）CO2 ； Al（OH）3 +OH—=AlO2—+2H2O???? （4分，每個(gè)2分）

（4）加入CaCO3調(diào)節(jié)pH到3.2，過濾除去Fe（OH） 3后，再加入CaCO3調(diào)節(jié)pH到5.4，過濾得到Al（OH） 3???? （2分）

（5）AlCl3飽和溶液中存在溶解平衡：AlCl3·6H2O（s）Al3+（aq） +3Cl—（aq） +6H2O（l），通入HCl氣體使溶液中c（Cl—）增大，平衡向析出固體的方向移動(dòng)從而析出AlCl3晶體。??? （2分）

【解析】

試題分析：（1）根據(jù)煤矸石經(jīng)預(yù)處理后含成分可知，能與HCl主要反應(yīng)的為Al2O3、Fe2O3，其反應(yīng)的離子

方程式為Al2O3+6H+==2Al3++3H2O、 Fe2O3+6H+==2Fe3++3H2O ；

（2）影響酸浸因素有鹽酸的濃度、反應(yīng)溫度、表面積（煤矸石顆粒大小）、是否充分?jǐn)嚢琛⒎磻?yīng)時(shí)間等；

（3）酸浸后的溶液呈酸性，一方面是剩

余的HCl，另一方面是Al3++3H2OAl（OH）3+3H+、Fe3++3H2OFe（OH）3+3H+的水解呈酸性，加入CaCO3后與其H+反應(yīng)生成CO2；因Al（OH）3是兩性氫氧化物，既能溶液酸，又能溶于強(qiáng)堿，向沉淀中

加如堿時(shí)，反應(yīng)的離子方程式為Al（OH）3 +OH—=AlO2—+2H2O；

（4）根據(jù)Fe3+、Al3+沉淀的pH可知，使Fe3+沉淀時(shí)，Al3+離子不能沉淀，故應(yīng)將pH調(diào)至到3.2，為了獲得產(chǎn)品Al（OH） 3，則需要Al3+離子完全沉淀，故將pH調(diào)至到5.4，在第二步調(diào)節(jié)pH之前，應(yīng)用過濾的方法將Fe（OH） 3除去；（5）AlCl3飽和溶液中存在溶解平衡，通入HCl氣體溶于水電離出Cl—，使溶液中c（Cl—）增大，平衡向析出固體的方向移動(dòng)從而析出AlCl3晶體。

考點(diǎn)：考查化學(xué)工藝流程圖。主要考查有離子方程式、影響化學(xué)反應(yīng)的因素、元素及其化合物的性質(zhì)、調(diào)節(jié)溶液的pH值除雜、沉淀溶解平衡。