Question

（18分）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）。

（1）Al₂O₃与盐酸反应的离子方程式是_____________________。

（2）滤渣I是__________。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。其中NaClO的作用是___________。该过程发生反应的离子方程式为______________。

（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。该反应的化学方程式为_____________________。

（5）Na₂S溶液呈碱性的原因是________（用离子方程式表示）。该溶液中c(Na^＋)＝________。

Answer

（1）Al2O3＋6H＋ ＝2 Al3＋＋3H2O

（2）SiO2 CuS

（3）将Fe2＋氧化为Fe3＋，使Fe3＋转化为Fe(OH)3

2Fe2＋＋ClO—＋2H+＝2Fe3＋＋Cl—＋H2O、 Fe3＋＋3ClO—＋3H2O＝Fe(OH)3↓＋3HClO（3分）

（4）mAlCl3＋nH2O ＝ Alm(OH)nCl3m－n＋nHCl （写“”也正确）

（5）S2—＋H2OHS—＋OH—

2c(S2—) ＋ 2c(HS—) ＋ 2c(H2S)或2c(S2—) ＋ c(HS—) ＋ c(OH—) － c(H＋) （3分）

【解析】

试题分析：分析题给信息和流程知，铝灰加过量盐酸酸浸发生的反应为2Al＋6H＋ ＝2Al3＋＋3H2、Al2O3＋6H＋ ＝2Al3＋＋3H2O、CuO+2H+==Cu2+ +H2O、FeO+2H+==Fe2+ +H2O、Fe 2O3 + 6H+==2 Fe 3+ + 3H2O，经操作Ⅰ过滤得滤渣1为SiO2，滤液1为氯化铝、氯化铁、氯化铜、氯化亚铁和盐酸的混合液，向其中加入硫化钠生成黑色氯化铜沉淀，过滤得滤渣2为硫化铜，滤液2为氯化铝、氯化铁和氯化亚铁的混合液，向其中加入次氯酸钠，将Fe2＋氧化为Fe3＋，使Fe3＋转化为Fe(OH)3，滤液3可制得液体聚合氯化铝 [Alm(OH)nCl3m—n]。（1）Al2O3与盐酸反应生成氯化铝和水，离子方程式是Al2O3＋6H＋ ＝2 Al3＋＋3H2O ；（2）滤渣I是SiO2，滤渣2为黑色，该黑色物质的化学式是CuS；（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。 其中NaClO的作用是将Fe2＋氧化为Fe3＋，使Fe3＋转化为Fe(OH)3 。该过程发生反应的离子方程式为2Fe2＋＋ClO—＋2H+＝2Fe3＋＋Cl—＋H2O、 Fe3＋＋3ClO—＋3H2O＝Fe(OH)3↓＋3HClO；（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。该反应的化学方程式为mAlCl3＋nH2O ＝ Alm(OH)nCl3m－n＋nHCl；（5）硫化钠为强碱弱酸盐，硫离子分步水解，以第一步水解为主，Na2S溶液呈碱性的原因是S2—＋H2OHS—＋OH—。该溶液中根据物料守恒有c(Na＋)＝2c(S2—)＋2c(HS—)＋2c(H2S)，根据电荷守恒有2c(S2—)＋c(HS—)＋c(OH—)－c(H＋)。

考点：以液体聚合氯化铝的化工生产流程为载体考查物质的分离、提纯，化学方程式、离子方程式的书写及盐类水解原理的应用。