Question

（16分）某地煤矸石经预处理后主要含SiO₂（61%）、Al₂O₃（30%）和少量的Fe₂O₃、FeO及钙镁的化合物等。某实验小组利用其提取Al(OH)₃。

（1）“酸浸”过程中发生的主要反应的离子方程式为               。为提高“酸浸”时铝浸出率，可采取的措施之一是                              。

（2）“氧化”的目的是             。检验Fe³⁺已水解完全的方法是              。

（3）滤渣Ⅱ的主要成分是CaCO₃、Mg(OH)₂和                                      。

（4）①上述流程中可循环利用的物质的化学式是                                  。

②“转化”时主要反应的离子方程式为                                       。

（5）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，从氧化后的溶液开始，若只用纯碱一种试剂，后续操作是              。

Answer

（1）Al2O3＋6H+=2Al3+＋3H2O，提高酸的浓度（或适当提高反应温度或搅拌下进行反应）；

（2）将Fe2+氧化成Fe3+，有利于其水解除去铁元素；取少量母液Ⅰ，滴加KSCN溶液，无血红色，则Fe3+已水解完全；

（3）Fe(OH)3；

（4）①CO2（或Na2CO3）；②AlO2—＋CO2＋2H2O=Al(OH)3↓＋HCO3—（或2AlO2—＋CO2＋3H2O=2Al(OH)3↓＋CO32—）；

（5）加入纯碱调节pH到3.2，过滤除去Fe(OH)3等固体后，再加入纯碱调节pH到5.4，过滤得到Al(OH)3。

【解析】

试题分析：（1）煤矸石经处理后，含有物质是：SiO2（61%）、Al2O3（30%）和少量的Fe2O3、FeO及钙镁的化合物，能和酸反应物质是Al2O3（30%）和少量的Fe2O3、FeO，三氧化二铝是主要物质，其离子反应方程式：Al2O3＋6H+=2Al3+＋3H2O，为提高“酸浸”时铝浸出率，即提高反应速率，可以增加酸的浓度，浓度增加，浸出率加快，或者升高温度，浸出率加快等等；(2)氧化是把Fe2＋转化成Fe3＋，因为Fe(OH)3完全析出的pH远远小于Fe(OH)2的，这样有利于铁的除去，答案：将Fe2+氧化成Fe3+，有利于其水解除去铁元素，检验Fe3＋用KSCN溶液，溶液变红，说明Fe3＋的存在，反之，则没有，正确操作：取少量母液Ⅰ，滴加KSCN溶液，无血红色，则Fe3+已水解完全；（3）加入碳酸钠发生的反应有：2Fe3＋＋3CO32－＋3H2O=2Fe(OH)3↓＋3CO2↑，3CO32－＋2Al3＋＋3H2O=2Al(OH)3↓＋3CO2↑、Ca2＋＋CaO32－=CaCO3↓，加入过量氢氧化钠溶液反应的反应有：Mg2＋＋2OH－=Mg(OH)2↓，Al(OH)3＋OH－=AlO2－＋2H2O，通入CO2气体发生的反应：2AlO2－＋CO2＋3H2O=2Al(OH)3↓＋CO32－，滤渣2的成分是CaCO3、Mg(OH)2和Fe(OH)3；（4）①根据(3)的分析循环使用是的物质：CO2、Na2CO3；②AlO2—＋CO2＋2H2O=Al(OH)3↓＋HCO3—（或2AlO2—＋CO2＋3H2O=2Al(OH)3↓＋CO32—）；(5)除去Fe3＋，需要调节pH到只生成Fe(OH)3不产生Al(OH)3，因此加入纯碱调节pH=3.2，然后过滤，再加入纯碱pH调节到5.4，过滤得到Al(OH)3，操作加入纯碱调节pH到3.2，过滤除去Fe(OH)3等固体后，再加入纯碱调节pH到5.4，过滤得到Al(OH)3。

考点：考查制备实验方案的设计、物质分离和提纯方法和基本操作的综合应用。