煤矸石是煤矿在洗煤和选煤过程中大量排出的固体废弃物.其造成的环境污染问题愈来愈严重．某实验室对煤矸石的综合利用课题展开如下探究:[资料检索]①煤矸石主要含Al2O3.SiO2及少量铁的氧化物．②聚合氯化铝([Al2(OH)nCl6-n]m .商业代号PAC)是一种新型.高效絮凝剂和净水剂．[探究思路]用煤矸石为原料.采用铝盐水解絮凝法.可制得� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

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（2009?淮安二模）煤矸石是煤矿在洗煤和选煤过程中大量排出的固体废弃物，其造成的环境污染问题愈来愈严重．某实验室对煤矸石的综合利用课题展开如下探究：
[资料检索]
①煤矸石主要含Al₂O₃、SiO₂及少量铁的氧化物．
②聚合氯化铝（[Al₂（OH）_nC_l6-n]m （1≤n≤5，m≤10），商业代号PAC）是一种新型、高效絮凝剂和净水剂．
[探究思路]用煤矸石为原料，采用铝盐水解絮凝法，可制得聚合氯化铝．
[探究实验]

[交流讨论]
（1）向反应器中加入混合酸（20%的硫酸和盐酸）酸浸，其目的是

将煤矸石中的Al₂O₃、及少量铁的氧化物转化为盐，与SiO₂分离

．
（2）反应器装置如右图，三颈烧瓶上长导管的作用是

平衡烧瓶内外气压，且有冷凝回流作用

．
（3）实验流程中残渣2的主要成分可能是

Fe（OH）₃

，请设计一个实验来证明你的结论（填“操作”、“现象”）：

取少量残渣2于小试管中，加入稀盐酸使其完全溶解，再加入KSCN溶液，溶液呈（血）红色

．
（4）要想从PAC的澄清稀溶液获得聚合氯化铝，应采取的实验操作是

蒸发结晶

，得到PAC粗产品中可能含有杂质离子是

Ca²⁺、SO₄^2-

．

分析：（1）氧化铝以及铁的氧化物可以和酸发生反应，但是二氧化硅和盐酸不反应；
（2）三颈烧瓶上长导管可以平衡烧瓶内外气压，且有冷凝回流作用；
（3）三价铁离子遇到硫氰酸钾溶液显示红色；
（4）溶液获得晶体的方法是蒸发结晶，根据流程确定含有的杂质离子．

解答：解：（1）氧化铝以及铁的氧化物可以和酸发生反应，但是二氧化硅和盐酸不反应将煤矸石中的Al₂O₃、及少量铁的氧化物转化为盐，不与SiO₂反应，向反应器中加入混合酸（20%的硫酸和盐酸）酸浸，其目的是将煤矸石中的Al₂O₃、及少量铁的氧化物转化为盐，与SiO₂分离，
故答案为：将煤矸石中的Al₂O₃、及少量铁的氧化物转化为盐，与SiO₂分离；
（2）三颈烧瓶上长导管可以平衡烧瓶内外气压，且有冷凝回流作用，故答案为：平衡烧瓶内外气压，且有冷凝回流作用；
（3）向含有铁离子、铝离子的混合液中加入适量的氢氧化钙，可以获得氢氧化铁沉淀，氢氧化铝能溶于过量的碱中，检验三价铁离子可以将氢氧化铁溶于盐酸中，加入硫氰酸钾，三价铁离子遇到硫氰酸钾显示红色，
故答案为：Fe（OH）₃；取少量残渣2于小试管中，加入稀盐酸使其完全溶解，再加入KSCN溶液，溶液呈（血）红色；
（4）要想从PAC的澄清稀溶液获得聚合氯化铝，应采取蒸发结晶的方法，但是前面加入的硫酸、氢氧化钙后引进的硫酸根离子以及钙离子无法除掉，作为杂质存在于其中，故答案为：蒸发结晶；Ca²⁺、SO₄^2-．

点评：本题是一道关于物质的分离和提纯知识的实验操作题，考查学生分析和解决问题的能力，难度大．

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