Question

工業上用粉碎的煤矸石(主要含Al₂O₃、SiO₂及鐵的氧化物)制備凈水劑BAC[Al₂(OH)_nCl_6－n]的流程如下：
 
(1)粉碎煤矸石的目的是__________________________________________________；
濾渣Ⅰ的主要成分是________(填化學式)。
(2)步驟①在煮沸的過程中，溶液逐漸由無色變為綠色，此時溶液中的有色離子為_____
________(填化學式)；隨后溶液又變為棕黃色，相關反應的離子方程式為_________；步驟①的煮沸裝置上方需安裝一長導管，長導管的作用是__________________________。
(3)步驟②中加入適量的Ca(OH)₂并控制pH，其目的：一是生成BAC；二是________
_______________________；已知BAC的分散質粒子大小在1～100 nm之間，由此區別濾液Ⅰ與BAC兩種液體的物理方法是________________________；若Ca(OH)₂溶液過量，則步驟③得到的BAC產率偏低，寫出該反應的離子方程式：_______________________
(4)若0.1 mol AlCl₃在某溫度下溶于蒸餾水，當有5%水解生成Al(OH)₃溶液時，吸收熱量a kJ。寫出該過程的熱化學方程式：____________________________________。

Answer 1

(1)增大反應物接觸面積，加快溶解速率(提高Al^3＋的浸出率)　SiO₂
(2)Fe^2＋　4Fe^2＋＋O₂＋4H^＋=4Fe^3＋＋2H₂O　冷凝、回流　(3)除去Fe^3＋　用一束光照射液體，觀察是否有丁達爾效應　Al^3＋＋4OH^－=AlO₂^—＋2H₂O
(4)AlCl₃(aq)＋3H₂O(l)Al(OH)₃(aq)＋3HCl(aq)ΔH＝＋200a kJ·mol^－1

(1)粉碎煤矸石能增大反應物的接觸面積，加快反應速率；SiO₂不溶于鹽酸和硫酸，濾渣Ⅰ的主要成分是SiO₂。(2)溶液中的Fe^2＋為綠色；Fe^2＋很容易被空氣中的O₂氧化成棕黃色的Fe^3＋，離子方程式為4Fe^2＋＋O₂＋4H^＋=4Fe^3＋＋2H₂O；煮沸裝置上方的長導管有冷凝、回流的作用。(3)步驟②中加入適量的Ca(OH)₂并控制pH，使Fe^3＋生成Fe(OH)₃，從而除去Fe^3＋；BAC的分散質粒子大小在1～100 nm之間，屬于膠體，可以用丁達爾效應區別濾液Ⅰ與BAC兩種液體；若Ca(OH)₂溶液過量，部分Al^3＋生成AlO₂^—，離子方程式為Al^3＋＋4OH^－=AlO₂^—＋2H₂O。
(4)根據題意：AlCl₃　～　 ΔH
1 mol  ΔH
0．1 mol×5% ＋a kJ·mol^－1
則ΔH＝＝＋200a kJ·smol^－1，其熱化學方程式為AlCl₃(aq)＋3H₂O(l)Al(OH)₃(aq)＋3HCl(aq)　ΔH＝＋200a kJ·mol^－1。