Question

聚合氯化鋁晶體是一種高效無機水處理劑，其化學式為[Al₂（OH）_nCl_6-n?XH₂O]_m，它的制備原理是調節AlCl₃溶液的pH，通過促進其水解而結晶析出．下圖是一種工業制備聚合氯化鋁晶體的工藝流程，制備原料主要是鋁加工行業的廢渣--鋁灰，主要含Al₂O₃、Al，另有SiO₂等雜質．

（1）攪拌加熱操作過程中發生反應的離子方程式______；______．
（2）生產過程中操作1和操作2的名稱為______．
（3）反應中副產品A是______，生產過程中可循環使用的物質是______．（均用化學式表示）
（4）生產中要嚴格控制溶液中pH，過小，則氯化鋁水解不完全，且m值偏小，產品產量質量會降低．而pH過大，產量也會降低，其原因是______．
（5）已知：2Al（s）+

3

2

O₂（g）=Al₂O₃（s）；△H=-akJ?mol^-1
3Fe（s）+2O₂（g）=Fe₃O₄（s）；△H=-bkJ?mol^-1
寫出Al和Fe₃O₄發生鋁熱反應的熱化學方程式，△H值用a、b表示．______．

Answer 1

（1）氧化鋁與鹽酸反應生成氯化鋁和水，反應離子方程式為Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O，
鋁與鹽酸反應生成氯化鋁與氫氣，反應離子方程式為2Al+6H⁺=2Al³⁺+3H₂↑．
故答案為：Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O；2Al+6H⁺=2Al³⁺+3H₂↑；
（2）鋁灰與過量的鹽酸反應，過濾后收集濾液，加熱濃縮至飽和，調pH值，稍靜置，過濾收集濾渣．最終的這個濾渣就是我們要的晶體，所以生產過程中操作Ⅰ和Ⅱ的均為過濾．
故答案為：過濾；
（3）氣體A為鋁和鹽酸反應生成的氫氣，95°C加熱的時候HCl會揮發，用水噴淋就可以吸收HCl，得到HCl（aq），可進行循環使用．
故答案為：H₂，HCl；
（4）鋁離子水解，Al³⁺+3H₂O?Al（OH）₃+3H⁺，降低氫離子濃度促進鋁離子水解，有利于聚合氯化鋁晶體析出，pH更大時還可將其溶解為[Al（OH）₄]^-；
故答案為：AlCl₃完全水解為Al（OH）₃，pH更大時還可將其溶解為[Al（OH）₄]^-；
（5）①2Al（s）+

3

2

O₂（g）=Al₂O₃（s）；△H=-akJ?mol^-1
②3Fe（s）+2O₂（g）=Fe₃O₄（s）；△H=-bkJ?mol^-1
依據蓋斯定律計算①×4-②×3得到Al和Fe₃O₄發生鋁熱反應的熱化學方程式：8Al（s）+3Fe₃O₄（s）=4Al₂O₃（s）+9Fe（s）；△H=-4a+3bkJ?mol^-1；
故答案為：8Al（s）+3Fe₃O₄（s）=4Al₂O₃（s）+9Fe（s）；△H=-4a+3bkJ?mol^-1；