Question

（14分）聚合氯化铝(化学式为[Al₂(OH)_nCl_6-n•xH₂O]_m)晶体是一种高效无机水处理剂，下图是实验室模拟工业制备聚合氯化铝晶体的工艺流程，制备原料主要是铝加工行业的废渣铝灰，主要含Al₂O₃、Al，含有SiO₂等杂质．

（1）试剂X（写名称）是____________，操作2包含过滤、_______和干燥。

（2）生产过程中操作1的操作步骤____________________________________。

（3）当m=1时，制备[Al₂(OH)_nCl_6-n•xH₂O]_m的离子方程式：_____________________________．生产中要严格控制溶液中pH，过小，则氯化铝水解不完全，且m值偏小，产品产量质量会降低．而pH过大，产量也会降低，其原因是_______________________________________．

（4）工业上采用电解装置制取活泼金属铝，若阳极产生的氧气全部与石墨电极反应生成CO和CO₂气体，若生产中每生成8．1 gAl，阳极损失石墨3．0g，则理论上产生CO的物质的量是_________________________。

Answer

（1）氧化铝或氢氧化铝 (2分) ；洗涤 (2分)；

（2）沿玻璃棒慢慢向过滤器中注入溶液，待溶液滤出后，重复操作2到3次，至滤液澄清为止。(2分)

（3）2mAl 3++ (6-n)Cl-+(x+n) H2OAl2(OH)nCl6-n•XH2O+nH+ (3分)

AlCl3完全水解为Al(OH)3，pH更大时还可将其溶解为[Al(OH)4]- (2分)

（4）0．05 mol (3分)

【解析】

试题分析：（1）铝灰主要含Al2O3、Al，还含有SiO2等杂质，加入水洗去表面残留的可溶性杂质，再加入HCl，在加热时发生反应，Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O，2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑；酸性氧化物SiO2不能发生反应过滤除去；在滤液中含有AlCl3及过量的HCl，再向其中加入氧化铝或氢氧化铝，反应消耗盐酸，使溶液的pH调整到4．0—4．5，就得到聚合氯化铝晶体，然后过滤、洗涤、干燥，得到纯净的聚合氯化铝晶体。（2）生产过程中操作1是分离难溶性固体与可溶性液体混合物的方法。操作步骤是沿玻璃棒慢慢向过滤器中注入溶液，待溶液滤出后，重复操作2到3次，至滤液澄清为止；（3）当m=1时，根据原子守恒、电荷守恒可得制备Al2(OH)nCl6-n•xH2O的离子方程式是2mAl3++ (6-n)Cl-+(x+n) H2OAl2(OH)nCl6-n•XH2O+nH+；（4）生产中要严格控制溶液中pH，过小，则氯化铝水解不完全，且m值偏小，产品产量质量会降低．而pH过大，AlCl3完全水解为Al(OH)3，pH更大时还可将其溶解为[Al(OH)4]-,因此产量也会降低。（4）根据电子守恒可得n(e-)=(8．1 g÷27g/mol)×3=0．9mol，阳极损失石墨3．0g，则n(CO)+n(CO2)= 3．0g÷12g/mol)=0．25mol，根据电子守恒可得2n(CO)+4n(CO2)= 0．9mol。解得n(CO)=0．05mol，n(CO2)=0．20mol。

考点：考查工业制备聚合氯化铝晶体的工艺流程的知识。