Question

8．某粉煤灰经预处理后含Cu₂O、SiO₂、Al₂O₃、FeO化合物，一种综合利用工艺设计的流程如下：

已知：①Cu₂O+2H⁺=Cu+Cu²⁺+H₂O
②生成氢氧化物沉淀的pH：

沉淀物	Cu（OH）2	Al（OH）3	Fe（OH）3	Fe（OH）2
开始沉淀pH	5.4	4.0	1.1	5.8
沉淀完全pH	6.7	5.2	3.2	8.8

（1）写出用H₂O₂氧化溶液的离子方程式2 Fe ²⁺+H₂O₂+2H⁺═2 Fe³⁺+2H₂O．
（2）验证煤粉灰含有FeO必要的化学试剂为稀硫酸、KMnO₄溶液 （或稀盐酸、K₃[Fe（CN）₆]溶液）．
（3）滤渣Ⅰ的主要成分为Cu、SiO₂（填化学式），滤渣Ⅱ的主要成分为Fe （OH）₃、Cu（OH）₂（填化学式）
（4）物质X的化学式为CO₂．“碱溶”时反应的离子方程式为Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O．
（5）为了获得产品Al（OH）₃，从粉煤灰的盐酸浸取后的溶液开始，若只用CaCO₃一种试剂，后续操作过程是加入CaCO₃调节pH到3.2，过滤除去Fe（OH）₃后，再加入CaCO₃调节pH到5.2，过滤得到Al（OH）₃_．

Answer 1

分析 粉煤灰经预处理后含Cu₂O、SiO₂、Al₂O₃、FeO化合物，用盐酸酸浸，发生反应：Cu₂O+2H⁺=Cu+Cu²⁺+H₂O、Al₂O₃+6H⁺═2Al³⁺+3H₂O、FeO+2H⁺═Fe²⁺+H₂O，SiO₂不反应，则滤渣I为SiO₂、Cu，所得溶液中含有CuCl₂、AlCl₃、FeCl₂及过量的HCl，加入H₂O₂将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，再加入CaCO₃调节pH，使Cu²⁺、Al³⁺、Fe³⁺转化为Cu（OH）₂、Al（OH）₃、Fe（OH）₃沉淀，得到物质X为CO₂，向过滤后得到沉淀中加入NaOH溶液，将Al（OH）₃转化转化为NaAlO₂，过滤得到滤渣Ⅱ中主要含有Fe （OH）₃、Cu（OH）₂，滤液中通入CO₂得到Al（OH）₃．
（1）酸性条件下，H₂O₂将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，同时生成水；
（2）用酸溶解FeO，再用KMnO₄溶液 或K₃[Fe（CN）₆]溶液检验Fe²⁺，注意：不能用氧化性酸，用KMnO₄溶液时不能用盐酸；
（3）由上述分析可知，滤渣Ⅰ、滤渣Ⅱ的主要成分；
（4）“碱溶”时是氢氧化钠与氢氧化铝反应生成偏铝酸钠与水；
（5）加入CaCO₃调节pH到3.2，过滤除去Fe（OH）₃后，再加入CaCO₃调节pH到5.2，过滤得到Al（OH）₃．

解答 解：粉煤灰经预处理后含Cu₂O、SiO₂、Al₂O₃、FeO化合物，用盐酸酸浸，发生反应：Cu₂O+2H⁺=Cu+Cu²⁺+H₂O、Al₂O₃+6H⁺═2Al³⁺+3H₂O、FeO+2H⁺═Fe²⁺+H₂O，SiO₂不反应，则滤渣I为SiO₂、Cu，所得溶液中含有CuCl₂、AlCl₃、FeCl₂及过量的HCl，加入H₂O₂将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，再加入CaCO₃调节pH，使Cu²⁺、Al³⁺、Fe³⁺转化为Cu（OH）₂、Al（OH）₃、Fe（OH）₃沉淀，得到物质X为CO₂，向过滤后得到沉淀中加入NaOH溶液，将Al（OH）₃转化转化为NaAlO₂，过滤得到滤渣Ⅱ中主要含有Fe （OH）₃、Cu（OH）₂，滤液中通入CO₂得到Al（OH）₃．
（1）酸性条件下，H₂O₂将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，同时生成水，反应离子方程式为：2 Fe ²⁺+H₂O₂+2H⁺═2 Fe³⁺+2H₂O，
故答案为：2 Fe ²⁺+H₂O₂+2H⁺═2 Fe³⁺+2H₂O；
（2）用酸溶解FeO，再用KMnO₄溶液 或K₃[Fe（CN）₆]溶液检验Fe²⁺，注意：不能用氧化性酸，用KMnO₄溶液时不能用盐酸，验证煤粉灰含有FeO必要的化学试剂为：稀硫酸、KMnO₄溶液 （或稀盐酸、K₃[Fe（CN）₆]溶液），
故答案为：稀硫酸、KMnO₄溶液 （或稀盐酸、K₃[Fe（CN）₆]溶液）；
（3）由上述分析可知，滤渣Ⅰ的主要成分为Cu、SiO₂，滤渣Ⅱ的主要成分为Fe （OH）₃、Cu（OH）₂，
故答案为：Cu、SiO₂；Fe （OH）₃、Cu（OH）₂；
（4）由上述分析可知，物质X为CO₂，“碱溶”时是氢氧化钠与氢氧化铝反应生成偏铝酸钠与水，反应离子方程式为：Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O，
故答案为：CO₂；Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
（5）为了获得产品Al（OH）₃，从粉煤灰的盐酸浸取后的溶液开始，若只用CaCO₃一种试剂，后续操作过程是：加入CaCO₃调节pH到3.2，过滤除去Fe（OH）₃后，再加入CaCO₃调节pH到5.2，过滤得到Al（OH）₃，
故答案为：加入CaCO₃调节pH到3.2，过滤除去Fe（OH）₃后，再加入CaCO₃调节pH到5.2，过滤得到Al（OH）₃．

点评 本题以工艺流程为载体，考查实验制备方案、对操作的分析评价、物质分离提纯、元素化合物知识等，综合性较强，涉及知识面较广，是对学生综合能力的考查，难度中等．