Question

[化学选修——2：化学与技术]我国火电厂粉煤灰的主要氧化物组成为SiO₂、Al₂O₃、FeO、Fe₂O₃等。一种利用粉煤灰制取氧化铝、硫酸铁溶液、二氧化硅的工艺流程如下：

（1）操作i的名称为          。

（2）工业上若需加快粉煤灰与NaOH溶液反应的浸出速率，可采取的措施有         （写两点即可）。

（3）写出固体A溶解在稀硫酸中所得溶液与H₂O₂反应的离子方程式            。

（4）以上流程中可以循环利用的物质是         （填化学式）。

（5）某科研小组用硫酸作为浸取液，浸取粉煤灰中的铝元素和铁元素，在104℃用硫酸浸取时，铝的浸取率与时间的关系如图1，适宜的浸取时间为     h；铝的浸取率与的关系如图2所示，从浸取率角度考虑，三种助溶剂NH₄F、KF及NH₄F与KF的混合物，在相同时，浸取率最高的是        （填化学式）。

（6）Al/AgO电池是一种新型安全电池，广泛用于军事领域，其电池总反应为：2Al ＋ 3AgO ＋ 2OH^―＋ 3H₂O2[Al（OH）₄]^―＋ 3Ag，则该电池工作时正极的电极反应方程式为          ，若电池产生6mol电子转移，整体上分析电池负极消耗的OH^―物质的量最终为      mol。

Answer

（1）过滤

（2）升温、增加NaOH溶液浓度、将粉煤灰研磨粉碎（以上任意两点即可）

（3）H2O2＋2H＋＋2Fe2＋2Fe3＋＋2H2O

（4）NH4Cl

（5）2 NH4F

（6）AgO ＋ 2e-＋ H2OAg ＋ 2OH- 2

【解析】

试题分析：（1）加入过量NaOH溶液后，只有FeO、Fe2O3不反应，SiO2与Al2O3转化为可溶性的Na2SiO3和NaAlO2，通过过滤实现FeO、Fe2O3分离，所以操作i的名称为过滤。（2）根据影响化学反应速率的因素分析，可采取如升温、增加NaOH溶液浓度、将粉煤灰研磨粉碎等措施。（3）固体A为FeO、Fe2O3，首先FeO和Fe2O3溶解在稀硫酸中生成FeSO4、Fe2（SO4）3，Fe2＋被H2O2氧化生成Fe3＋：H2O2＋2H＋＋2Fe2＋2Fe3＋＋2H2O。 （4）根据流程图可知，NH4Cl为可循环利用物质。 （5）根据图1可知，2h时铝的浸出率达到最大值，所以适宜的浸取时间为2h，根据图2可知，当时，NH4F助溶剂对铝的浸出率最高。 （6）根据电池总反应可知，AgO为电池正极材料，电池工作时，AgO得到电子生成Ag，其电极反应为：AgO ＋ 2e―＋ H2OAg ＋ 2OH―，有6mol电子转移，则正极生成6molOH―，负极电极反应为：Al―3e―＋ 4OH―[Al（OH）4]―，负极消耗8molOH―，由于正极产生的6molOH―向着负极迁移，所以电池最终消耗2molOH―，也可根据电池总反应得出消耗2molOH―。

考点：本题以教材重要基本理论和原理为知识平台，考查化学反应基本原理、物质的性质等在化学与技术中的综合应用。