Question

某地煤矸石经预处理后主要含SiO₂（61%）、Al₂O₃（30%）和少量的Fe₂O₃、FeO及MgO。实验小组设计如下流程用其制备碱式硫酸铝[Al₂(OH)₄SO₄]：

（1）为提高“酸浸”时铝浸出率，可采取的措施之一是      。

（2）氧化时应控制反应温度在10℃~20℃，其原因是      ，“氧化”时可用MnO₂替代，发生的离子方程式      。

（3）试剂X为      ，设计一个简单的实验，证明铁元素已被沉淀完全：      。

（4）加入CaCO₃制备碱式硫酸铝的化学方程式      。

Answer

（1）适当加热（或将煤矸石粉碎，适当提高硫酸的浓度等）

（2）防止H2O2分解 MnO2 + 2Fe2+ + 4H+ = Mn2+ + 2 Fe3+ + 2 H2O

（3）Al2O3；静置，取上层清液于试管中，滴加KSCN溶液，若溶液呈现血红色，说明未沉淀完全，反之则沉淀完全。

（4）Al2(SO4)3 + 2CaCO3 + 2H2O = Al2(OH)4SO4+2CaSO4+2CO2↑

【解析】

试题分析：煤矸石经预处理后主要含SiO2（61%）、Al2O3（30%）和少量的Fe2O3、FeO及MgO，由实验流程可知，加硫酸后，Al2O3、Fe2O3、FeO、MgO均与硫酸反应，只有SiO2不反应，酸溶后溶液中含Al3+、Fe2+、Fe3+、Mg2+，然后加过氧化氢氧化Fe2+，再加X为氧化铝、氢氧化铝等调节pH，促进铁离子水解转化为沉淀，则过滤得到滤渣为SiO2、Fe（OH）3，除杂II除去溶液中镁离子，滤渣Ⅱ为Mg（OH）2，然后滤液中加硫酸酸化，再加碳酸钙调节pH，从而制备Al2（OH）4SO4，

（1）为提高“酸浸”时铝浸出率，可采取的措施之一是适当加热（或将煤矸石粉碎，适当提高硫酸的浓度等）。

故答案为：适当加热（或将煤矸石粉碎，适当提高硫酸的浓度等）；

（2）氧化时应控制反应温度在10℃～20℃，其原因是防止H2O2分解，“氧化”时可用MnO2替代，发生的离子方程式为MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O。

故答案为：防止H2O2分解；MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O；

（3）试剂X为Al2O3，设计一个简单的实验，证明铁元素已被沉淀完全的方法为静置，取上层清液于试管中，滴加KSCN溶液，若溶液呈现血红色，说明未沉淀完全，反之则沉淀完全。

故答案为：Al2O3；静置，取上层清液于试管中，滴加KSCN溶液，若溶液呈现血红色，说明未沉淀完全，反之则沉淀完全；

（4）加入CaCO3制备碱式硫酸铝的化学方程式为Al2（SO4）3+2CaCO3+2H2O=Al2（OH）4SO4+2CaSO4+2CO2↑。

故答案为：Al2（SO4）3+2CaCO3+2H2O=Al2（OH）4SO4+2CaSO4+2CO2↑。

考点：考查化学工艺流程；物质分离提纯方法的综合应用