Question

（14分）(Ⅰ)地壳中含量第一的金属元素构成的单质A与化合物B(分子量为232)发生置换反应，产物为黑色固体C和另一单质D，单质D与水蒸气在高温下可得到B。则

（1）写出构成金属单质A的元素在周期表中的位置为                 。

（2）写出D与水蒸气反应的化学方程式             。

(Ⅱ)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：

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

（4）为加快“酸浸”时的速率，可采取的措施有             、            等。（填两种即可）

（5）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。为了获得更多产品Al(OH)₃，从煤矸石的盐酸浸取液开始，若只用CaCO₃一种试剂，后续操作的实验方案是______________。

Answer

（14分）

(Ⅰ)（1）第三周期，第ⅢA族

（2）3Fe+4H2OFe3O4+4H2

(Ⅱ)（3）CO2；Al(OH)3 +OH—=AlO2—+2H2O

（4）增大盐酸的浓度、提高反应温度，将煤矸石颗粒粉碎、充分搅拌等

（5）加入CaCO3调节pH到5.4，过滤得到沉淀

【解析】

试题分析：(Ⅰ)地壳中含量第一的金属元素是铝，故A为铝；单质D与水蒸气在高温下可得到B，故D为铁，B为四氧化三铁，化合物B的分子量为232，符合题意；则黑色固体C为氧化铝。

（1）A为铝，铝在在周期表中的位置为第三周期，第ⅢA族。故填：第三周期，第ⅢA族；

（2）铁与水蒸气反应的化学方程式为3Fe+4H2OFe3O4+4H2，故填：3Fe+4H2OFe3O4+4H2；

(Ⅱ) 经过酸浸，煤矸石中的Al2O3、Fe2O3及少量钙镁的化合物等被溶解，残渣为SiO2。溶液中加入碳酸钙调节溶液的pH，碳酸钙与酸反应放出二氧化碳，水解后得到的沉淀为氢氧化铝和氢氧化铁，再加入氢氧化钠溶液将氢氧化铝溶解成偏铝酸钠，偏铝酸钠中通入二氧化碳后生成氢氧化铝沉淀。

（3）物质X是二氧化碳，化学式为CO2。“碱溶”时反应的离子方程式为Al(OH)3 +OH—=AlO2—+2H2O。故填：CO2；Al(OH)3 +OH—=AlO2—+2H2O

（4）加快反应速率，可采取的措施通常有增大盐酸的浓度、提高反应温度、将煤矸石颗粒粉碎、充分搅拌等。故填：增大盐酸的浓度、提高反应温度，将煤矸石颗粒粉碎、充分搅拌等

（5）根据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。可知，要获得更多产品Al(OH)3，需要控制溶液的pH为5.4。因此从煤矸石的盐酸浸取液开始，若只用CaCO3一种试剂，后续操作的实验方案是加入CaCO3调节pH到5.4，过滤得到沉淀。故填：加入CaCO3调节pH到5.4，过滤得到沉淀。

考点：考查了工艺流程图的相关知识。