Question

某地煤矸石經預處理后含SiO2（63%）、Al2O3（25%）、Fe2O3（5%）及少量鈣鎂的化合物等，一種綜合利用工藝設計如下：

（1）“酸浸”過程中主要反應的離子方程式為__________?? 、____________。

（2）“酸浸”時鋁浸出率的影響因素可能有_____? ________、_____? ______。（寫出兩個）

（3）物質X的化學式為___________。“堿溶”時反應的主要離子方程式為：Fe3++3OH- = Fe(OH)3↓；??????????????????? ????????????????? 。

（4）已知Fe3+開始沉淀和沉淀完全的pH分別為2.1和3.2，Al3+開始沉淀和沉淀完全的pH分別為4.1和5.4為了獲得產品Al(OH）3，從煤矸石的鹽酸浸取液開始，若只用CaCO3一種試劑，后續操作過程是?????????????????????? 。

（5）以煤矸石為原料還可以開發其他產品，例如在煤矸石的鹽酸浸取液除鐵后，常溫下向AlCl3溶液中不斷通入HCl氣體，可析出大量AlCl3·6H2O晶體，結合化學平衡移動原理解釋析出晶體的原因：???????????????????????????????????????? 。

 

Answer 1

【答案】

（1）Al2O3+6H+=2Al3++3H2O? ；? Fe2O3+6H+=2 Fe 3++3 H 2O???

（2）鹽酸的濃度、反應溫度、煤矸石顆粒大小、是否充分攪拌、反應時間（任寫兩個）

（3）CO2 ； Al(OH)3 +OH—=AlO2—+2H2O????

（4）加入CaCO3調節pH到3.2，過濾除去Fe(OH）3后，再加CaCO3調節pH到5.4，過濾得到Al(OH)3

（5）AlCl3飽和溶液中存在溶解平衡：AlCl3·6H2O(s）Al3+(aq）+3Cl—(aq）+6H2O(l)，通入HCl氣體使溶液中c(Cl—)增大，平衡向析出固體的方向移動從而析出AlCl3晶體。

【解析】

試題分析：（1）金屬氧化物Al2O3、Fe2O3 能與酸反應，而非金屬氧化物不能與酸反應。所以“酸浸”過程中主要反應的離子方程式為Al2O3+6H+=2Al3++3H2O? ；? Fe2O3+6H+=2Fe 3 ++3H2 O 。（2）在用酸溶解金屬氧化物時，影響化學反應速率的元素有鹽酸的濃度、反應溫度、煤矸石顆粒大小、是否充分攪拌、反應時間等等。（3）在用酸溶解金屬氧化物時酸可能過量，AlCl3、FeCl3都是強酸弱堿鹽，水解使溶液顯酸性。所以向該酸性溶液中加入CaCO3時發生反應：CaCO3+2H+=Ca2++ CO2↑+H2O。物質X是CO2。得到的沉淀是Al(OH)3、Fe(OH)3。加入NaOH溶液時，由于Al(OH)3是兩性氫氧化物，能跟強堿反應溶解，發生反應為：Al(OH)3 +OH—=AlO2—+2H2O。（4）由于Fe3+開始沉淀和沉淀完全的pH分別為2.1和3.2，而Al3+開始沉淀和沉淀完全的pH分別為4.1和5.4。所以為了得到純凈的Al(OH)3，首先加入CaCO3調節pH到3.2，得到Fe(OH）3，將其過濾除去后，再加CaCO3調節pH到5.4，這時又產生Al(OH）3。把它過濾出來并加以洗滌，即得到純凈的Al(OH）3。（5）常溫下向AlCl3溶液中不斷通入HCl氣體，由于在AlCl3飽和溶液中存在溶解平衡：AlCl3·6H2O(s）Al3+(aq）+3Cl—(aq）+6H2O(l)，通入HCl，即增大了生成物的濃度，化學平衡逆向移動。因此可析出大量AlCl3·6H2O晶體。

考點：考查煤矸石的綜合利用。主要包括金屬氧化物的性質、Al(OH）3的兩性、鹽的水解平衡、離子方程式的書寫、外界條件對化學反應速率、化學平衡移動的影響的知識。