Question

工業(yè)上用粉碎的煤矸石（主要含Al₂0₃、Si0₂及鐵的氧化物）制備凈水劑 BAC〔Al₂（OH）_nCl_6-n〕的流程如下：

（1）粉碎煤矸石的目的是

 

；濾渣I的主要成分是

 

 （填化學(xué)式）．
（2）步驟①在煮沸的過程中，溶液逐漸由無色變?yōu)榫G色，此時(shí)溶液中有色離子為

 

（填化學(xué)式）；隨后溶液又變?yōu)樽攸S色，相關(guān)離子反應(yīng)方程式為

 

；
步驟①的煮沸裝置上方需安裝一長導(dǎo)管，長導(dǎo)管的作用是

 

．
（3）步驟②中加入適量的Ca（OH）₂并控制pH，其目的：一是生成BAC；二是；已知BAC的分散質(zhì)粒子大小在1nm?100nm之間，由此區(qū)別濾液I與BAC兩種液體的物理方法是

 

；若Ca（OH）₂溶液過量，則步驟③得到的BAC產(chǎn)率偏低，寫出該反應(yīng)的離子方程式

 

．
（4）若0.1mol AlCl₃在某溫度下溶于蒸餾水，當(dāng)有5%水解生成Al（OH）₃溶液時(shí)，吸 收熱量a kJ．寫出該過程的熱化學(xué)方程式

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用,制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：煤矸石（主要含Al₂0₃、Si0₂及鐵的氧化物）加入硫酸和鹽酸，Si0₂不溶，Al₂0₃及鐵的氧化物溶解為離子，濾渣I為Si0₂，濾液調(diào)節(jié)PH，三價(jià)鐵離子會(huì)轉(zhuǎn)化為沉淀，則濾渣II為氫氧化鐵，濾液II再經(jīng)過蒸發(fā)濃縮，過濾得到硫酸鈣和BAC溶液；
（1）根據(jù)固體的表面積對反應(yīng)速率的影響分析；二氧化硅不溶于酸；
（2）Fe²⁺在溶液中為綠色；Fe²⁺易被空氣中的氧氣氧化為Fe³⁺；根據(jù)鹽酸具有揮發(fā)性分析；
（3）根據(jù)膠體的性質(zhì)及鑒別方法分析；Al³⁺與過量的強(qiáng)堿反應(yīng)生成偏鋁酸鹽；
（4）根據(jù)水解 AlCl₃的量，求出1mol完全反應(yīng)吸收的熱量，再寫出熱化學(xué)方程式．

解答： 解：煤矸石（主要含Al₂0₃、Si0₂及鐵的氧化物）加入硫酸和鹽酸，Si0₂不溶，Al₂0₃及鐵的氧化物溶解為離子，濾渣I為Si0₂，濾液調(diào)節(jié)PH，三價(jià)鐵離子會(huì)轉(zhuǎn)化為沉淀，則濾渣II為氫氧化鐵，濾液II再經(jīng)過蒸發(fā)濃縮，過濾得到硫酸鈣和BAC溶液；
（1）有固體參加的反應(yīng)，固體的表面積越大，反應(yīng)速率越快，所以粉碎煤矸石能增大接觸面積，加快溶解速率；二氧化硅不溶于酸，所以濾渣I為Si0₂；
故答案為：增大接觸面積，加快溶解速率；Si0₂；
（2）Fe²⁺在溶液中為綠色；Fe²⁺易被空氣中的氧氣氧化為Fe³⁺，隨后溶液又變?yōu)樽攸S色，是因?yàn)镕e²⁺被空氣中的氧氣氧化為Fe³⁺，其反應(yīng)的離子方程式為：4Fe²⁺+O₂+4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O，鹽酸具有揮發(fā)性，在加熱煮沸時(shí)易揮發(fā)，所以用長玻璃導(dǎo)管來冷凝、回流；
故答案為：Fe²⁺；4Fe²⁺+O₂+4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O；冷凝、回流；
（3）已知BAC的分散質(zhì)粒子大小在1nm?100nm之間，則BAC為膠體，濾液I為溶液，用一束光照射液體，觀察是否有丁達(dá)爾效應(yīng)，有丁達(dá)爾效應(yīng)的是BAC；Al³⁺與過量的強(qiáng)堿反應(yīng)生成偏鋁酸鹽，所以若Ca（OH）₂溶液過量，則步驟③得到的BAC產(chǎn)率偏低，該反應(yīng)的離子方程式為Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
故答案為：用一束光照射液體，觀察是否有丁達(dá)爾效應(yīng)；Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
（4）若0.1mol AlCl₃在某溫度下溶于蒸餾水，當(dāng)有5%水解生成Al（OH）₃溶液時(shí)，吸 收熱量a kJ，則1mol完全反應(yīng)水解吸收的熱量為200aKJ，則其熱化學(xué)方程式為：ACl₃（aq）+3H₂O（l）

某溫度

Al（OH）₃（aq）+3HCl（aq）△H=+200aKJ/mol；
故答案為：AlCl₃（aq）+3H₂O（l）

某溫度

Al（OH）₃（aq）+3HCl（aq）△H=+200aKJ/mol．

點(diǎn)評：本題考查了工藝流程圖，主要涉及Al₂0₃、Si0₂及鐵的氧化物的分離和提純、膠體的性質(zhì)和鑒別、熱化學(xué)方程式等，題目考查的內(nèi)容較多，側(cè)重于考查學(xué)生對所學(xué)知識(shí)的綜合應(yīng)用能力．