Question

某地煤矸石经预处理后含SiO₂（63%）、Al₂O₃（25%）、Fe₂O₃（5%）及少量钙镁的化合物等，一种综合利用工艺设计如下：

（1）“酸浸”过程中主要反应的离子方程式为_____________、_________________。

（2）“酸浸”时铝浸出率的影响因素可能有_____________、___________。（写出两个）

（3）物质X的化学式为___________。“碱溶”时反应的离子方程式为____________。

（4）已知Fe³⁺开始沉淀和沉淀完全的pH分别为2.1和3.2，Al³⁺开始沉淀和沉淀完全的pH分别为4.1和5.4。为了获得产品Al（OH） ₃，从煤矸石的盐酸浸取液开始，若只用CaCO₃一种试剂，后续操作过程是____________________。

（5）以煤矸石为原料还可以开发其他产品，例如在煤矸石的盐酸浸取液除铁后，常温下向AlCl₃溶液中不断通入HCl气体，可析出大量AlCl₃·6H₂O晶体，结合化学平衡移动原理解释析出晶体的原因：_______________________。

Answer

（1）Al2O3+6H+==2Al3++3H2O ； Fe2O3+6H+==2Fe3++3H2O （4分，每个2分）

（2）盐酸的浓度、反应温度、煤矸石颗粒大小、是否充分搅拌、反应时间（任写两个）（4分，每个2分）

（3）CO2 ； Al（OH）3 +OH—=AlO2—+2H2O （4分，每个2分）

（4）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5.4，过滤得到Al（OH） 3 （2分）

（5）AlCl3饱和溶液中存在溶解平衡：AlCl3·6H2O（s）Al3+（aq） +3Cl—（aq） +6H2O（l），通入HCl气体使溶液中c（Cl—）增大，平衡向析出固体的方向移动从而析出AlCl3晶体。 （2分）

【解析】

试题分析：（1）根据煤矸石经预处理后含成分可知，能与HCl主要反应的为Al2O3、Fe2O3，其反应的离子

方程式为Al2O3+6H+==2Al3++3H2O、 Fe2O3+6H+==2Fe3++3H2O ；

（2）影响酸浸因素有盐酸的浓度、反应温度、表面积（煤矸石颗粒大小）、是否充分搅拌、反应时间等；

（3）酸浸后的溶液呈酸性，一方面是剩

余的HCl，另一方面是Al3++3H2OAl（OH）3+3H+、Fe3++3H2OFe（OH）3+3H+的水解呈酸性，加入CaCO3后与其H+反应生成CO2；因Al（OH）3是两性氢氧化物，既能溶液酸，又能溶于强碱，向沉淀中

加如碱时，反应的离子方程式为Al（OH）3 +OH—=AlO2—+2H2O；

（4）根据Fe3+、Al3+沉淀的pH可知，使Fe3+沉淀时，Al3+离子不能沉淀，故应将pH调至到3.2，为了获得产品Al（OH） 3，则需要Al3+离子完全沉淀，故将pH调至到5.4，在第二步调节pH之前，应用过滤的方法将Fe（OH） 3除去；（5）AlCl3饱和溶液中存在溶解平衡，通入HCl气体溶于水电离出Cl—，使溶液中c（Cl—）增大，平衡向析出固体的方向移动从而析出AlCl3晶体。

考点：考查化学工艺流程图。主要考查有离子方程式、影响化学反应的因素、元素及其化合物的性质、调节溶液的pH值除杂、沉淀溶解平衡。