Question

工业上用粉碎的煤矸石（主要含Al₂O₃、SiO₂及铁的氧化物）制备净水剂BAC〔Al₂(OH)_nCl_6-n〕的流程如下：

（1）粉碎煤矸石的目的是______;滤渣I的主要成分是______ (填化学式)。
（2）步骤①在煮沸的过程中，溶液逐渐由无色变为绿色，此时溶液中有色离子为______(填化学式）;随后溶液又变为棕黄色，相关离子反应方程式为______;
步骤①的煮沸装置上方需安装一长导管，长导管的作用是____________。
（3）步骤②中加入适量的Ca(OH)₂并控制pH，其目的:一是生成BAC;二是___________；巳知BAC的分散质粒子大小在1 nm?100 nm之间，由此区别滤液I与BAC两种液体的物理方法是______;若Ca(OH)₂溶液过量,则步骤③得到的BAC产率偏低，写出该反应的离子方程式______。
（4）若0.1 molAlCl3在某温度下溶于蒸馏水，当有5℅水解生成Al(OH)₃溶液时，吸收热量a kJ。写出该过程的热化学方程式____________。

Answer 1

（15分）（1）增大反应物接触面积，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）用一束光照射液体，观察是否产生丁达尔现象（或丁达尔效应）（2分）
Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O（2分）
（4）AlCl₃(aq)+3H₂O(l) Al(OH)₃(aq)+3HCl(aq) △H=+200akJ/mol（2分）

试题分析： （1）将煤矸石粉碎可增大反应物接触面积，加快溶解速率。二氧化硅不溶于盐酸、硫酸，滤渣I为二氧化硅。
（2）呈绿色的离子是Fe²⁺，随后Fe²⁺酸性条件下被空气中氧气氧化为Fe³⁺。长导管的作用是冷凝、回流。
（3）由分散质粒子直径可知BAC为胶体，区分溶液和胶体可根据胶体能产生丁达尔效应、溶液不能产生丁达尔效应。加氢氧化钙的目的是调节pH使Fe³⁺沉淀，若氢氧化钙过量，则发生Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O，使BAC产率偏低。
（4）反应0.005molAlCl₃吸热akJ，所以反应1molAlCl₃时吸热200akJ。