Question

工业上用粉碎的煤矸石(主要含Al₂O₃、SiO₂及铁的氧化物)制备净水剂BAC[Al₂(OH)_nCl_6－n]的流程如下：

(1)粉碎煤矸石的目的是__________________________________________________；

滤渣Ⅰ的主要成分是________(填化学式)。

(2)步骤①在煮沸的过程中，溶液逐渐由无色变为绿色，此时溶液中的有色离子为_____

________(填化学式)；随后溶液又变为棕黄色，相关反应的离子方程式为_________；步骤①的煮沸装置上方需安装一长导管，长导管的作用是__________________________。

(3)步骤②中加入适量的Ca(OH)₂并控制pH，其目的：一是生成BAC；二是________

_______________________；已知BAC的分散质粒子大小在1～100 nm之间，由此区别滤液Ⅰ与BAC两种液体的物理方法是________________________；若Ca(OH)₂溶液过量，则步骤③得到的BAC产率偏低，写出该反应的离子方程式： _______________________

(4)若0.1 mol AlCl₃在某温度下溶于蒸馏水，当有5%水解生成Al(OH)₃溶液时，吸收热量a kJ。写出该过程的热化学方程式：____________________________________。

Answer

(1)增大反应物接触面积，加快溶解速率(提高Al3＋的浸出率) SiO2

(2)Fe2＋ 4Fe2＋＋O2＋4H＋=4Fe3＋＋2H2O 冷凝、回流 (3)除去Fe3＋ 用一束光照射液体，观察是否有丁达尔效应 Al3＋＋4OH－=AlO2—＋2H2O

(4)AlCl3(aq)＋3H2O(l)Al(OH)3(aq)＋3HCl(aq)ΔH＝＋200a kJ·mol－1

【解析】(1)粉碎煤矸石能增大反应物的接触面积，加快反应速率；SiO2不溶于盐酸和硫酸，滤渣Ⅰ的主要成分是SiO2。(2)溶液中的Fe2＋为绿色；Fe2＋很容易被空气中的O2氧化成棕黄色的Fe3＋，离子方程式为4Fe2＋＋O2＋4H＋=4Fe3＋＋2H2O；煮沸装置上方的长导管有冷凝、回流的作用。(3)步骤②中加入适量的Ca(OH)2并控制pH，使Fe3＋生成Fe(OH)3，从而除去Fe3＋；BAC的分散质粒子大小在1～100 nm之间，属于胶体，可以用丁达尔效应区别滤液Ⅰ与BAC两种液体；若Ca(OH)2溶液过量，部分Al3＋生成AlO2—，离子方程式为Al3＋＋4OH－=AlO2—＋2H2O。

(4)根据题意：AlCl3 ～ ΔH

1 mol ΔH

0．1 mol×5% ＋a kJ·mol－1

则ΔH＝＝＋200a kJ·smol－1，其热化学方程式为AlCl3(aq)＋3H2O(l)Al(OH)3(aq)＋3HCl(aq) ΔH＝＋200a kJ·mol－1。