Question

16．粉煤灰中含有SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃等，某实验室对其进行处理的流程如图所示：

回答下列问题：
（1）第①步得到的“熟料”中可溶性的成分主要是NH₄Fe（SO₄）₂、NH₄Al（SO₄）₂等，写出生成NH₄Fe（SO₄）₂的化学方程式Fe₂O₃+4NH₄HSO₄$\frac{\underline{\;400℃\;}}{\;}$2NH₄Fe（SO₄）₂+2NH₃↑+3H₂O，在NH₄Al（SO₄）₂溶液中加入Ba（OH）₂溶液使硫酸根离子恰好完全沉淀，写出反应的离子方程式：2Ba²⁺+4OH^-+NH₄⁺+Al³⁺+2SO₄^2-=2BaSO₄↓+NH₃•H₂O+Al（OH）₃↓；
（2）滤渣B的主要成分为SiO₂，其与NaOH溶液反应的离子方程式为SiO₂+2OH^-=SiO₃^2-+H₂O．
（3）已知K_SP[Fe（OH）₃]=4×10^-38，K_SP[Al（OH）₃]=1×10^-33．为实现步骤③的实验目的，应使溶液中c（Fe³⁺）、c（Al³⁺）均小于或等于1×10^-9mol•L^-1可认为完全沉淀，则溶液A至少应调节到pH=6；用NH₄HCO₃调节pH的实验原理为H⁺+HCO₃^-=H₂O+CO₂↑（用离子方程式表示）．
（4）实验室进行第④步操作时，所需的仪器是酒精灯、石棉网、三脚架、玻璃棒、蒸发皿，得到的晶体主要成份是（NH₄）₂SO₄（填化学式）．第⑤步所加试剂D是NaOH溶液；第⑥步生成Al（OH）₃的离子方程式为[Al（OH）₄]^-+CO₂+H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-．

Answer 1

分析 粉煤灰中含有SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃等，加入硫酸氢铵加热反应，得到熟料中含有可溶性的成分主要是NH₄Fe（SO₄）₂、NH₄Al（SO₄）₂等，用水浸后，滤液A中含有NH₄Fe（SO₄）₂、NH₄Al（SO₄）₂，滤渣B为SiO₂，在滤液A中加入碳酸氢铵调节pH可生成Fe（OH）₃、Al（OH）₃沉淀，滤液C含有（NH₄）₂SO₄，经蒸发结晶得到（NH₄）₂SO₄晶体，Fe（OH）₃、Al（OH）₃沉淀加入过量氢氧化钠溶液，得到E为NaAlO₂，通入二氧化碳，可生成氢氧化铝沉淀，
（1）根据题意，Fe₂O₃与NH₄HSO₄反应生成 NH₄Fe（SO₄）₂和氨气与水；在NH₄Al（SO₄）₂溶液中加入Ba（OH）₂溶液使硫酸根离子恰好完全沉淀，则还会生成氨水和氢氧化铝沉淀；
（2）SiO₂不溶于一般酸性溶液，不溶于氨水；SiO₂与NaOH溶液反应的离子方程式为SiO₂+2OH^-=SiO₃^2-+H₂O；
（3）根据K_SP[Al（OH）₃]=1×10^-33；c（Al³⁺）均小于或等于1×10^-9 mol•L^-1可认为完全沉淀，此时c（OH^-）=$\root{3}{\frac{1×1{0}^{-33}}{1×1{0}^{-9}}}$=1×10^-8；在酸性溶液中，H⁺+HCO₃^-=H₂O+CO₂↑；
（4）实验室进行第④步操作时，滤液C得到硫酸铵，所需的仪器是酒精灯、石棉网、三脚架、玻璃棒、蒸发皿；第⑤步所加试剂NaOH，生成四羟基合硫酸根离子，第⑥步生成Al（OH）₃的离子方程式为通入CO₂，酸碱中和生成（NH₄）₂SO₄．

解答 解：粉煤灰中含有SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃等，加入硫酸氢铵加热反应，得到熟料中含有可溶性的成分主要是NH₄Fe（SO₄）₂、NH₄Al（SO₄）₂等，用水浸后，滤液A中含有NH₄Fe（SO₄）₂、NH₄Al（SO₄）₂，滤渣B为SiO₂，在滤液A中加入碳酸氢铵调节pH可生成Fe（OH）₃、Al（OH）₃沉淀，滤液C含有（NH₄）₂SO₄，经蒸发结晶得到（NH₄）₂SO₄晶体，Fe（OH）₃、Al（OH）₃沉淀加入过量氢氧化钠溶液，得到E为NaAlO₂，通入二氧化碳，可生成氢氧化铝沉淀．
（1）根据题意，Fe₂O₃与NH₄HSO₄反应生成 NH₄Fe（SO₄）₂和氨气与水；在NH₄Al（SO₄）₂溶液中加入Ba（OH）₂溶液使硫酸根离子恰好完全沉淀，则还会生成氨水和氢氧化铝沉淀，反应的离子方程式为2Ba²⁺+4OH^-+NH₄⁺+Al³⁺+2SO₄^2-=2BaSO₄↓+NH₃•H₂O+Al（OH）₃↓，
故答案为：Fe₂O₃+4NH₄HSO₄$\frac{\underline{\;400℃\;}}{\;}$2 NH₄Fe（SO₄）₂+2NH₃↑+3H₂O；2Ba²⁺+4OH^-+NH₄⁺+Al³⁺+2SO₄^2-=2BaSO₄↓+NH₃•H₂O+Al（OH）₃↓；
（2）SiO₂不溶于一般酸性溶液，不溶于氨水；SiO₂与NaOH溶液反应的离子方程式为SiO₂+2OH^-=SiO₃^2-+H₂O，
故答案为：SiO₂、SiO₂+2OH^-=SiO₃^2-+H₂O；
（3）根据K_SP[Al（OH）₃]=1×10^-33；c（Al³⁺）均小于或等于1×10^-9 mol•L^-1可认为完全沉淀，c（OH^-）=$\root{3}{\frac{1×1{0}^{-33}}{1×1{0}^{-9}}}$=1×10^-8；在酸性溶液中发生H⁺+HCO₃^-=H₂O+CO₂↑，
故答案为：6；H⁺+HCO₃^-=H₂O+CO₂↑；
（4）实验室进行第④步操作时，滤液C得到硫酸铵，所需的仪器是酒精灯、石棉网、三脚架、玻璃棒、蒸发皿；第⑤步所加试剂NaOH，生成四羟基合硫酸根离子，第⑥步生成Al（OH）₃的离子方程式为通入CO₂，酸碱中和生成（NH₄）₂SO₄，
故答案为：玻璃棒；蒸发皿；（NH₄）₂SO₄；NaOH溶液；[Al（OH）₄]^-+CO₂+H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-．

点评 本题考查了物质制备实验化工分析判断，物质性质的理解应用，离子方程式、化学方程式书写方法，盐类水解分析应用，掌握基础是关键，题目难度中等．