Question

聚合氯化铝晶体是介于AlCl₃和A1(OH)₃之间的一种水溶性无机高分子聚合物，其制备原料主要是铝加工行业的废渣——铝灰，它主要含Al₂O₃、Al，还有SiO₂等杂质。聚合氯化铝生产工艺流程如图：

(1)反应中副产品a是___（用化学式表示）；

(2)升高pH至4.0～4.5的目的是__；

(3)生产过程中可循环使用的物质是__（用化学式表示）；

(4)为使得到的晶体较纯净，生产过程中使pH升高的C物质可选用___（填编号）；

a.NaOH     b.Al     c.氨水     d.A1₂O₃      e.NaAlO₂

Answer

H2 促进AlCl3的水解，使晶体析 HCl b、d

【解析】

本题利用聚合氯化铝生产工艺流程考查铝及其化合物的性质及转化，考查学生的分析推理能力。铝灰主要含Al2O3、Al，还有SiO2等杂质，利用铝灰制备聚合氯化铝，先用盐酸溶解铝灰：Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O，2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑，SiO2不溶于盐酸，调节AlCl3溶液的pH至4.0~5.0，使AlCl3部分水解，最后得到聚合三氯化铝。聚合氯化铝晶体{[A12(OH)nCl6-n•H2O]m}的性质应类似于Al(OH)3和AlCl3。

(1)铝灰中加盐酸搅拌加热至95℃，有反应2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑，同时盐酸挥发出HCl气体，因此产生的H2中混有HCl气体，用水喷淋吸收气体中的HCl，所以副产品a是H2。

(2)因为聚合氯化铝晶体是介于AlCl3和A1(OH)3之间的物质，AlCl3在溶液中发生水解生成Al(OH)3：Al3++3H2OAl(OH)3+3H+，升高溶液的pH至4.0~5.0的目的是：促进AlCl3的水解，使晶体析出。

(3)铝灰中加盐酸搅拌加热至950C，产生的H2中混有盐酸挥发出来的HCl气体，用水喷淋气体得到的溶液e即为稀盐酸溶液，盐酸可以循环使用。所以生产过程中可循环使用的物质的化学式为HCl。

(4)加入的c物质是为了促进AlCl3的水解反应：Al3++3H2OAl(OH)3+3H+，Al和Al2O3都可以消耗H+而升高溶液的pH：2Al+6H+=2Al3++3H2↑，Al2O3+6H+=2Al3++3H2O，为不引入新的杂质，c物质应选用Al和Al2O3，答案选b、d。