Question

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Al_m（OH）_nCl_3m-n，生产的部分过程如下图所示（部分产物和操作已略去）。

已知某些硫化物的性质如下表：

（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）过滤  （2分）Al2O3+6H+=2Al3++3H2O    (2分)

（2）CuS   (2分)

（3）将Fe2+氧化为Fe3+，使转化为Fe（OH）3沉淀  （2分）

（4）mAlCl3+nH2O=Alm（OH）nCl3m-n+nHCl  (写“”得分)（1分）

（5）①2H++2e-=H2↑ (2分)

②电解过程中反应室中的Cl-通过阴离子交换膜进入阳极室，阴极室中的OH-通过阴离子交换膜进入反应室，生成聚合氯化铝。（2分）

【解析】

试题分析：（1）加入稀盐酸后，CuO、SiO2不溶于稀盐酸的杂质可过滤出，所以操作I是过滤；氧化铝与稀盐酸反应的离子方程式为Al2O3+6H+=2Al3++3H2O；

（2）根据硫化物的性质可知该黑色物质为CuS，因为硫化亚铁溶液稀盐酸中；

（3）加入次氯酸钠目的是把亚铁离子氧化成铁离子，转化为Fe（OH）3沉淀除去；

（4）根据聚合氯化铝的化学式和质量守恒定律，氯化铝水解的化学方程式为

mAlCl3+nH2O=Alm（OH）nCl3m-n+nHCl；

（5）①滤液3的主要成分是氯化铝，根据离子放电顺序，在阴极是阳离子放电，所以应为H+放电，电极反应为2H++2e-=H2↑；

②反应室两侧均为阴离子交换膜，电解过程中反应室中的Cl-通过阴离子交换膜进入阳极室，阴极室中OH-浓度增大，通过阴离子交换膜进入反应室，生成聚合氯化铝。

考点：考查化学与化工生产的联系，对题目信息的分析能力