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，此時溶液中有色離子為______(填化學式）;隨后溶液又變為棕黃色，相關離子反應方程式為______;
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___________；巳知BAC的分散質粒子大小在1 nm?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 molAlCl3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

（15分）（1）增大反應物接觸面積，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）用一束光照射液體，觀察是否產生丁達爾現象（或丁達爾效應）（2分）
Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O（2分）
（4）AlCl₃(aq)+3H₂O(l) Al(OH)₃(aq)+3HCl(aq) △H=+200akJ/mol（2分）

解析試題分析： （1）將煤矸石粉碎可增大反應物接觸面積，加快溶解速率。二氧化硅不溶于鹽酸、硫酸，濾渣I為二氧化硅。
（2）呈綠色的離子是Fe²⁺，隨后Fe²⁺酸性條件下被空氣中氧氣氧化為Fe³⁺。長導管的作用是冷凝、回流。
（3）由分散質粒子直徑可知BAC為膠體，區分溶液和膠體可根據膠體能產生丁達爾效應、溶液不能產生丁達爾效應。加氫氧化鈣的目的是調節pH使Fe³⁺沉淀，若氫氧化鈣過量，則發生Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O，使BAC產率偏低。
（4）反應0.005molAlCl₃吸熱akJ，所以反應1molAlCl₃時吸熱200akJ。
考點： 化工生產流程圖的分析 影響化學反應速率的因素 離子方程式 物質的鑒別 熱化學方程式