Question

工業(yè)上用粉碎的煤矸石（主要含Al₂O₃、SiO₂及鐵的氧化物）制備凈水劑BAC〔Al₂(OH)_nCl_6-n〕的流程如下：

（1）粉碎煤矸石的目的是______;濾渣I的主要成分是______ (填化學(xué)式)。
（2）步驟①在煮沸的過(guò)程中，溶液逐漸由無(wú)色變?yōu)榫G色，此時(shí)溶液中有色離子為_(kāi)_____(填化學(xué)式）;隨后溶液又變?yōu)樽攸S色，相關(guān)離子反應(yīng)方程式為_(kāi)_____;
步驟①的煮沸裝置上方需安裝一長(zhǎng)導(dǎo)管，長(zhǎng)導(dǎo)管的作用是____________。
（3）步驟②中加入適量的Ca(OH)₂并控制pH，其目的:一是生成BAC;二是___________；巳知BAC的分散質(zhì)粒子大小在1 nm?100 nm之間，由此區(qū)別濾液I與BAC兩種液體的物理方法是______;若Ca(OH)₂溶液過(guò)量,則步驟③得到的BAC產(chǎn)率偏低，寫(xiě)出該反應(yīng)的離子方程式______。
（4）若0.1 molAlCl3在某溫度下溶于蒸餾水，當(dāng)有5℅水解生成Al(OH)₃溶液時(shí)，吸收熱量a kJ。寫(xiě)出該過(guò)程的熱化學(xué)方程式____________。

Answer 1

（15分）（1）增大反應(yīng)物接觸面積，加快溶解速率（提高Al³⁺的浸出率）（2分）SiO₂（1分）
（2）Fe²⁺（1分）4Fe²⁺+O₂+4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O（2分）冷凝、回流（1分）
（3）除Fe³⁺（2分）用一束光照射液體，觀察是否產(chǎn)生丁達(dá)爾現(xiàn)象（或丁達(dá)爾效應(yīng)）（2分）
Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O（2分）
（4）AlCl₃(aq)+3H₂O(l) Al(OH)₃(aq)+3HCl(aq) △H=+200akJ/mol（2分）

試題分析： （1）將煤矸石粉碎可增大反應(yīng)物接觸面積，加快溶解速率。二氧化硅不溶于鹽酸、硫酸，濾渣I為二氧化硅。
（2）呈綠色的離子是Fe²⁺，隨后Fe²⁺酸性條件下被空氣中氧氣氧化為Fe³⁺。長(zhǎng)導(dǎo)管的作用是冷凝、回流。
（3）由分散質(zhì)粒子直徑可知BAC為膠體，區(qū)分溶液和膠體可根據(jù)膠體能產(chǎn)生丁達(dá)爾效應(yīng)、溶液不能產(chǎn)生丁達(dá)爾效應(yīng)。加氫氧化鈣的目的是調(diào)節(jié)pH使Fe³⁺沉淀，若氫氧化鈣過(guò)量，則發(fā)生Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O，使BAC產(chǎn)率偏低。
（4）反應(yīng)0.005molAlCl₃吸熱akJ，所以反應(yīng)1molAlCl₃時(shí)吸熱200akJ。