Question

1．聚合化鋁是一種新型、高效絮凝劑和凈水劑，其單體是液態的堿式氯化鋁Al₂（OH）_nCl_6-n．本實驗采用鋁鹽溶液水解絮凝法制備堿式氯化鋁．其制備原料為分布廣、價格廉的高嶺土，化學組成為：Al₂O₃（25%～34%）、SiO₂（40%～50%）、Fe₂O₃（0.5%～3.0%）以及少量雜質和水分．已知氧化鋁有多種不同的結構，化學性質也有差異，且一定條件下可相互轉化；高嶺土中的氧化鋁難溶于酸．制備堿式氯化鋁的實驗流程如下：
根據流程圖回答下列問題：
（1）“煅燒”的目的是改變高嶺土的結構，使其能溶于酸．
（2）配制質量分數15%的鹽酸需要200ml30%的濃鹽酸（密度約為1.15g•cm^-3）和230g蒸餾水，配制用到的儀器有燒杯、玻璃棒、量筒．
（3）“溶解”過程中發生反應的離子方程式為Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O、Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O．
（4）加少量鋁粉的主要作用是除去溶液中的鐵離子．
（5）“蒸發濃縮”需保持溫度在90～100℃，控制溫度的實驗方法是水�。�
（6）若溶解過程改為加入一定濃度的氫氧化鈉溶液，發生反應的離子方程式為Al₂O₃+2OH^-=2AlO₂^-+H₂O、SiO₂+2OH^-=SiO₃^2-+H₂O．

Answer 1

分析 高嶺土化學組成為：Al₂O₃、SiO₂、Fe₂O₃以及少量雜質和水分，由流程可知，高嶺土在煅燒的過程中可除去可燃燒的雜質和水分，改變高嶺土的結構，使其能溶于酸，加足量鹽酸得到沉淀SiO₂，溶液中含Al³⁺、Fe³⁺，加過量鋁粉，置換出鐵，過濾去掉濾渣得氯化鋁溶液，用碳酸鈣調節溶液的pH值，將溶液蒸發濃縮得堿式氯化鋁．
（1）高嶺土中的氧化鋁難溶于酸，通過“煅燒”改變高嶺土的結構，使其能溶于酸；
（2）根據溶液的質量等于溶質質量與溶劑的質量之和計算所需蒸餾水的質量，根據配制溶液的步驟選擇所需儀器；
（3）“溶解”過程中發生氧化鋁與鹽酸反應生成氯化鋁和水，氧化鐵和酸反應生成氯化鐵和水；
（4）加入鋁粉最主要作用是：除去溶液中的鐵元素；
（5）控制該溫度在一定范圍之間，可水浴加熱；
（6）氧化鋁和堿反應生成偏鋁酸鹽、二氧化硅與堿反應生成硅酸鹽，據此書寫離子方程式．

解答 解：（1）高嶺土中的氧化鋁難溶于酸，高嶺土在煅燒的過程中可除去可燃燒的雜質和水分，改變高嶺土的結構，使其能溶于酸，所以“煅燒”的目的改變高嶺土的結構，使其能溶于酸，
故答案為：改變高嶺土的結構，使其能溶于酸；
（2）設配制質量分數15%的鹽酸需水質量為m，溶液的質量等于溶質質量與溶劑的質量之和，則（1.15g•cm^-3×200ml+m）×15%=1.15g•cm^-3×200ml×30%，解得：m=230 g，配制質量分數15%的鹽酸需計算、量取、溶解、轉移、定容、貼標簽；需要用到的儀器有燒杯盛放溶液、玻璃棒攪拌、量筒量取濃鹽酸等，
故答案為：230；燒杯、玻璃棒、量筒；
（3）氧化鋁與鹽酸反應生成氯化鋁和水，氧化鐵和酸反應生成氯化鐵和水，所以“溶解”過程反應的離子方程式有：Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O、Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O，
故答案為：Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O、Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O；
（4）鋁可與鐵離子反應生成亞鐵離子，鋁與亞鐵離子反應置換出鐵，加入鋁粉最主要作用是：除去溶液中的鐵元素，
故答案為：除去溶液中的鐵離子；  
（5）水的沸點為100℃，“蒸發濃縮”需保持溫度在90～100℃，可采用的加熱方法是水浴，
故答案為：水��；
（6）氧化鋁和堿反應生成偏鋁酸鹽，離子反應為：Al₂O₃+2OH^-=2AlO₂^-+H₂O，二氧化硅與堿反應生成硅酸鹽，離子反應為：SiO₂+2OH^-=SiO₃^2-+H₂O，
故答案為：Al₂O₃+2OH^-=2AlO₂^-+H₂O、SiO₂+2OH^-=SiO₃^2-+H₂O．

點評 本題考查了堿式氯化鋁制備方法和實驗探究，掌握實驗基本操作和理解實驗原理是解題關鍵，題目難度中等，需要學生具備扎實的基礎，難度中等．