Question

6．碱式氯化铝[Al₂（OH）_nCl_6-n]是利用工业铝灰和活性铝矾土为原料（主要含Al、Al₂O₃、SiO₂及铁的氧化物）经过精制加工而成，此产品活性较高，对工业污水具有较好的净化效果．其制备流程如下：

（1）原料需要粉碎，其目的是增大接触面积，加快溶解速率；滤渣I的主要成分是Si0₂；
（2）步骤①在煮沸过程中，溶液逐渐变为浅绿色，检验溶液中呈浅绿色的阳离子常采用加入K₃[Fe（CN）₆]溶液进行检验（填试剂化学式）．
（3）步骤②中加入适量的Ca（OH）₂并控制pH，其目的：一是生成碱式氯化铝；二是除Fe³⁺；已知碱式氯化铝的分散质粒子大小在1～100nm之间，则区别滤液I与碱式氯化铝两种液体的物理方法是观察是否有丁达尔效应；若Ca（OH）₂溶液过量，则步骤③得到的碱式氯化铝产率偏低，用离子方程式解释其原因为Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
（4）某温度下若0.1mol AlCl₃溶于蒸馏水，当有2.5%水解生成Al（OH）₃胶体时，吸收热量Q kJ，该水解过程的热化学反应方程为AlCl₃（aq）+3H₂O（l）?Al（OH）₃（胶体）+3HCl（aq）△H=+400QkJ∕mol．．

Answer 1

分析 工业铝灰和活性铝矾土为原料（主要含Al、Al₂0₃、Si0₂及铁的氧化物），加入硫酸和盐酸，Si0₂不溶，Al、Al₂0₃及铁的氧化物溶解为离子，滤渣I为Si0₂，滤液调节PH，三价铁离子会转化为沉淀，则滤渣II为氢氧化铁，滤液II再经过蒸发浓缩，过滤得到硫酸钙和碱式氯化铝溶液．
（1）粉碎原料的目的是增大接触面积，提高溶解速率；过滤可以将难溶物质滤出；
（2）亚铁离子的检验可以采用K₃[Fe（CN）₆]试剂；氢氧化亚铁不稳定，很容易被氧气氧化；
（3）根据胶体的性质及鉴别方法分析；Al³⁺与过量的强碱反应生成偏铝酸盐；
（4）根据水解AlCl₃的量，求出1mol完全反应吸收的热量，再写出热化学方程式．

解答 解：工业铝灰和活性铝矾土为原料（主要含Al、Al₂0₃、Si0₂及铁的氧化物），加入硫酸和盐酸，Si0₂不溶，Al、Al₂0₃及铁的氧化物溶解为离子，滤渣I为Si0₂，滤液调节PH，三价铁离子会转化为沉淀，则滤渣II为氢氧化铁，滤液II再经过蒸发浓缩，过滤得到硫酸钙和碱式氯化铝溶液．
（1）有固体参加的反应，固体的表面积越大，反应速率越快，所以粉碎煤矸石能增大接触面积，加快溶解速率；二氧化硅不溶于酸，所以滤渣I为Si0₂；
故答案为：增大接触面积，加快溶解速率；Si0₂；
（2）Fe²⁺在溶液中为绿色，可以用K₃[Fe（CN）₆]；Fe²⁺易被空气中的氧气氧化为Fe³⁺，随后溶液又变为棕黄色，是因为Fe²⁺被空气中的氧气氧化为Fe³⁺，其反应的离子方程式为：4Fe²⁺+O₂+4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O；
故答案为：K₃[Fe（CN）₆]；
（3）Ca（OH）₂并控制pH，其目的：一是生成碱式氯化铝；其次还可以除去铁离子，已知碱式氯化铝的分散质粒子大小在1nm〜100nm之间，则为胶体，滤液I为溶液，用一束光照射液体，观察是否有丁达尔效应，有丁达尔效应的是碱式氯化铝；Al³⁺与过量的强碱反应生成偏铝酸盐，所以若Ca（OH）₂溶液过量，则步骤③得到的碱式氯化铝产率偏低，该反应的离子方程式为Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
故答案为：除Fe³⁺；观察是否有丁达尔效应；Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
（4）若0.1mol AlCl₃在某温度下溶于蒸馏水，当有2.5%水解生成Al（OH）₃溶液时，吸收热量QkJ，则1mol完全反应水解吸收的热量为400QkJ，则其热化学方程式为：AlCl₃（aq）+3H₂O（l）?Al（OH）₃（胶体）+3HCl（aq）△H=+400QkJ/mol；
故答案为：AlCl₃（aq）+3H₂O（l）?Al（OH）₃（胶体）+3HCl（aq）△H=+400QkJ∕mol．

点评 本题考查了工艺流程图，主要涉及Al₂0₃、Si0₂及铁的氧化物的分离和提纯、胶体的性质和鉴别、热化学方程式等，题目考查的内容较多，侧重于考查学生对所学知识的综合应用能力，题目难度中等．