Question

煤矸石是煤礦在洗煤和選煤過(guò)程中大量排出的固體廢棄物，其造成的環(huán)境污染問(wèn)題愈來(lái)愈嚴(yán)重．某實(shí)驗(yàn)室對(duì)煤矸石的綜合利用課題展開(kāi)如下探究：
[資料檢索]
①煤矸石主要含Al₂O₃、SiO₂及少量鐵的氧化物．
②聚合氯化鋁（[Al₂（OH）_nC_l6-n]m （1≤n≤5，m≤10），商業(yè)代號(hào)PAC）是一種新型、高效絮凝劑和凈水劑．
[探究思路]用煤矸石為原料，采用鋁鹽水解絮凝法，可制得聚合氯化鋁．
[探究實(shí)驗(yàn)]

[交流討論]
（1）向反應(yīng)器中加入混合酸（20%的硫酸和鹽酸）酸浸，其目的是______．
（2）反應(yīng)器裝置如右圖，三頸燒瓶上長(zhǎng)導(dǎo)管的作用是______．
（3）實(shí)驗(yàn)流程中殘?jiān)?的主要成分可能是______，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)來(lái)證明你的結(jié)論（填“操作”、“現(xiàn)象”）：______．
（4）要想從PAC的澄清稀溶液獲得聚合氯化鋁，應(yīng)采取的實(shí)驗(yàn)操作是______，得到PAC粗產(chǎn)品中可能含有雜質(zhì)離子是______．

Answer 1

解：（1）氧化鋁以及鐵的氧化物可以和酸發(fā)生反應(yīng)，但是二氧化硅和鹽酸不反應(yīng)將煤矸石中的Al₂O₃、及少量鐵的氧化物轉(zhuǎn)化為鹽，不與SiO₂反應(yīng)，向反應(yīng)器中加入混合酸（20%的硫酸和鹽酸）酸浸，其目的是將煤矸石中的Al₂O₃、及少量鐵的氧化物轉(zhuǎn)化為鹽，與SiO₂分離，
故答案為：將煤矸石中的Al₂O₃、及少量鐵的氧化物轉(zhuǎn)化為鹽，與SiO₂分離；
（2）三頸燒瓶上長(zhǎng)導(dǎo)管可以平衡燒瓶?jī)?nèi)外氣壓，且有冷凝回流作用，故答案為：平衡燒瓶?jī)?nèi)外氣壓，且有冷凝回流作用；
（3）向含有鐵離子、鋁離子的混合液中加入適量的氫氧化鈣，可以獲得氫氧化鐵沉淀，氫氧化鋁能溶于過(guò)量的堿中，檢驗(yàn)三價(jià)鐵離子可以將氫氧化鐵溶于鹽酸中，加入硫氰酸鉀，三價(jià)鐵離子遇到硫氰酸鉀顯示紅色，
故答案為：Fe（OH）₃；取少量殘?jiān)?于小試管中，加入稀鹽酸使其完全溶解，再加入KSCN溶液，溶液呈（血）紅色；
（4）要想從PAC的澄清稀溶液獲得聚合氯化鋁，應(yīng)采取蒸發(fā)結(jié)晶的方法，但是前面加入的硫酸、氫氧化鈣后引進(jìn)的硫酸根離子以及鈣離子無(wú)法除掉，作為雜質(zhì)存在于其中，故答案為：蒸發(fā)結(jié)晶；Ca²⁺、SO₄^2-．
分析：（1）氧化鋁以及鐵的氧化物可以和酸發(fā)生反應(yīng)，但是二氧化硅和鹽酸不反應(yīng)；
（2）三頸燒瓶上長(zhǎng)導(dǎo)管可以平衡燒瓶?jī)?nèi)外氣壓，且有冷凝回流作用；
（3）三價(jià)鐵離子遇到硫氰酸鉀溶液顯示紅色；
（4）溶液獲得晶體的方法是蒸發(fā)結(jié)晶，根據(jù)流程確定含有的雜質(zhì)離子．
點(diǎn)評(píng)：本題是一道關(guān)于物質(zhì)的分離和提純知識(shí)的實(shí)驗(yàn)操作題，考查學(xué)生分析和解決問(wèn)題的能力，難度大．