Question

【题目】以铝灰（主要成分为Al、Al2O3 ， 另有少量CuO、SiO2、FeO和Fe2O3杂质）为原料，可制得液体聚合氯化铝[Alm（OH）nCl3m﹣n]，生产的部分过程如图所示（部分产物和操作已略去）．
已知某些硫化物的性质如下表：

物质	性质
Fe2S3 Al2S3	在水溶液中不存在
FeS	黑色，难溶于水，可溶于盐酸
CuS	黑色，难溶于水，难溶于盐酸

（1）操作I是 ． Al2O3与盐酸反应的离子方程式是 ．
（2）滤渣2为黑色，该黑色物质的化学式是 ．
（3）向滤液2中加入NaClO溶液至不再产生红褐色沉淀，此时溶液的pH约为3.7．NaClO的作用是 ．
（4）将滤液3的pH调至4.2～4.5，利用水解反应得到液体聚合氯化铝．反应的化学方程式是 ．
（5）将滤液3电解也可以得到液体聚合氯化铝．装置如图所示（阴离子交换膜只允许阴离子通过，电极为惰性电极）．
①写出阴极室的电极反应： ．
②简述在反应室中生成聚合氯他铝的原理： ．

Answer 1

【答案】
（1）过滤；Al2O3+6H+=2Al3++3H2O
（2）CuS
（3）将Fe2+氧化为Fe3+ ， 使Fe3+转化为Fe（OH）3沉淀
（4）mAlCl3+nH2O?Alm（OH）nCl3m﹣n+nHCl
（5）2H2O+2e﹣=H2↑+2OH﹣；电解过程中反应室中的氯离子通过阴离子交换膜进入阳极室，阴极室中的氢氧根离子通过阴离子交换膜进入反应室，生成聚合氯化铝
【解析】解：铝灰（主要成分为Al、Al2O3 ， 另有少量CuO、SiO2、FeO和Fe2O3杂质）加过量盐酸，过滤滤渣1为SiO2 ， 滤液1中含有Al3+、Fe3+、Fe2+、Cu2+等，滤液中加硫化钠，Cu2+转化为CuS沉淀；过滤，滤液2中加NaClO把亚铁离子氧化为铁离子，铁离子易水解生成氢氧化铁沉淀，过滤，滤液3中为氯化铝；（1）操作I是分离固体和液体混合物的操作是过滤；Al2O3与盐酸反应生成氯化铝和水，其反应的离子方程式为：Al2O3+6H+=2Al3++3H2O；所以答案是：过滤；Al2O3+6H+=2Al3++3H2O；（2）溶液中含有铜离子，加入硫化钠，生成CuS黑色沉淀；所以答案是：CuS；（3）向滤液2中含有亚铁离子，加入NaClO溶液，亚铁离子被NaClO氧化为铁离子，铁离子易水解生成氢氧化铁沉淀；所以答案是：将Fe2+氧化为Fe3+ ， 使Fe3+转化为Fe（OH）3沉淀；（4）AlCl3水解生成Alm（OH）nCl3m﹣n和HCl，根据原子守恒配平方程式为：mAlCl3+nH2OAlm（OH）nCl3m﹣n+nHCl； 所以答案是：mAlCl3+nH2OAlm（OH）nCl3m﹣n+nHCl；（5）①阴极上水的电离的氢离子得电子生成氢气，则阴极的电极反应式为：2H2O+2e﹣=H2↑+2OH﹣；所以答案是：2H2O+2e﹣=H2↑+2OH﹣；②阴离子交换膜只允许阴离子通过，电解过程中反应室中的氯离子通过阴离子交换膜进入阳极室，阴极室中的氢氧根离子进入反应室生成Alm（OH）nCl3m﹣n；所以答案是：电解过程中反应室中的氯离子通过阴离子交换膜进入阳极室，阴极室中的氢氧根离子通过阴离子交换膜进入反应室，生成聚合氯化铝．