Question

4．某大學實驗室對煤矸石（主要含Al₂O₃、SiO₂及Fe₂O₃）制備聚合氯化鋁{[Al₂（OH）_nCl_16-n]_m（1≤n≤5，m≤10），簡稱PAC，是一種新型、高效的絮凝劑和凈水劑}．其工藝流程如圖：

請回答下列問題：
（1）用濃鹽酸配制20%的鹽酸所需的玻璃儀器有量筒、燒杯、玻璃棒．
（2）加20%的鹽酸酸浸，有關反應的離子方程式為Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O、Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O．
（3）殘渣2的主要成分是Fe（OH）₃，設計實驗證明你的結論（填操作、現象）：取少量殘渣2于小試管中，加入稀鹽酸使其完全溶解，再加入KSCN溶液，溶液呈（血）紅色．
（4）由澄清的PAC稀溶液獲得聚合氯化鋁固體，該實驗操作是蒸發(fā)濃縮，冷卻結晶，得到的PAC粗產品中可能含有的雜質離子是Ca²⁺．
（5）從不引入雜質的角度來考慮，調節(jié)溶液pH的試劑可改為BD（填字母）．
A．NaOH     B．Al     C．氨水     D．Al₂O₃．

Answer 1

分析 煤矸石（主要含Al₂O₃、SiO₂及Fe₂O₃）中加入稀鹽酸并加熱，發(fā)生的反應為Al₂O₃+6HCl=2AlCl₃+3H₂O、Fe₂O₃+6HCl=2FeCl₃+3H₂O，SiO₂不溶于稀鹽酸，然后過濾得到的濾渣1中成分為SiO₂，濾液中溶質為AlCl₃、FeCl₃，向濾液中加入適量氫氧化鈣溶液并加熱，得到氫氧化鐵沉淀，過濾得到濾渣2為Fe（OH）₃，濾液中成分為{[Al₂（OH）_nCl_16-n]_m、CaCl₂，
（1）濃鹽酸配20%的鹽酸用到的儀器有：量筒、燒杯、玻璃棒；
（2）氧化鋁 屬于兩性氧化物，氧化鐵屬于堿性氧化物，均能和強酸之間反應生成對應的鹽和水；
（3）氫氧化鋁可以溶于強堿溶液中，但是氫氧化鐵和氫氧化鈉之間不反應，據此來回答判斷濾渣成分；可以采用硫氰化鉀檢驗三價鐵的存在；
（4）蒸發(fā)濃縮，冷卻結晶可以將溶液中的氯化鋁和轉化為晶體，根據流程來回答的離子；
（5）從不引入雜質角度去考慮，根據選項判斷能選擇的試劑．

解答 解：煤矸石（主要含Al₂O₃、SiO₂及Fe₂O₃）中加入稀鹽酸并加熱，發(fā)生的反應為Al₂O₃+6HCl=2AlCl₃+3H₂O、Fe₂O₃+6HCl=2FeCl₃+3H₂O，SiO₂不溶于稀鹽酸，然后過濾得到的濾渣1中成分為SiO₂，濾液中溶質為AlCl₃、FeCl₃，向濾液中加入適量氫氧化鈣溶液并加熱，得到氫氧化鐵沉淀，過濾得到濾渣2為Fe（OH）₃，濾液中成分為{[Al₂（OH）_nCl_16-n]_m、CaCl₂，
（1）濃鹽酸配20%的鹽酸用到的儀器有：量筒、燒杯、玻璃棒，故答案為：量筒、燒杯、玻璃棒；
（2）氧化鋁 氧化鐵屬于堿性氧化物，均能和強酸之間反應生成對應的鹽和水，反應的方程式為Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O、Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O，
故答案為：Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O、Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O；
（3）氫氧化鋁可以溶于強堿溶液中，但是氫氧化鐵和氫氧化鈉之間不反應，所以濾渣2是氫氧化鐵，他可以和強酸之間反應得到三價鐵鹽，可以采用硫氰化鉀檢驗三價鐵的存在，
故答案為：Fe（OH）₃；取少量殘渣2于小試管中，加入稀鹽酸使其完全溶解，再加入KSCN溶液，溶液呈（血）紅色；
（4）從澄清的PAC稀溶液獲得聚合氯化鋁固體，可以采用蒸發(fā)濃縮，冷卻結晶的方法，加入氫氧化鈣調節(jié)溶液的pH過程中，引進的鈣離子會混入PAC粗產品中，故答案為：蒸發(fā)濃縮，冷卻結晶；Ca²⁺；
（5）從不引入雜質角度去考慮，加入NaOH和氨水會引入鈉離子和銨根離子，故選BD．

點評 本題考查物質分離和提純，為高頻考點，側重于學生的分析、實驗能力的考查，涉及基本操作、儀器選取等知識點，明確實驗原理是解本題關鍵，知道流程圖中發(fā)生的反應及基本操作，題目難度中等．