题目

某地煤矸石经预处理后含SiO2(63%)、Al2O3(25%)、Fe2O3(5%)及少量钙镁的化合物等，一种综合利用煤矸石的工艺流程如图K7­2所示。 图K7­2 (1)写出“酸浸”过程中主要反应的离子方程式： ________________________________________________________________________、 ________________________________________________________________________。 (2)“酸浸”时铝浸出率的影响因素可能有________________、________________。(写出2个) (3)物质X的化学式为________。“碱溶”时反应的离子方程式为__________________________。 (4)已知Fe3＋开始沉淀和沉淀完全的pH分别为2.1和3.2，Al3＋开始沉淀和沉淀完全的pH分别为4.1和5.4。 为了获得Al(OH)3产品，从煤矸石的盐酸浸取液开始，若只用CaCO3一种试剂，后续的操作过程是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (5)以煤矸石为原料还可以开发其他产品，例如在煤矸石的盐酸浸取液除铁后，常温下向AlCl3溶液中不断通入HCl气体，可析出大量AlCl3·6H2O晶体。结合化学平衡移动原理解释析出晶体的原因：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案：(1)Al2O3＋6H＋===2Al3＋＋3H2O Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O (2)盐酸的浓度　反应温度　煤矸石的颗粒大小　是否充分搅拌　反应时间(任写2个) (3)CO2　Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O (4)加入CaCO3调节pH到3.2，过滤除去Fe(OH)3后，再加入CaCO3调节pH到5.4，过滤得到Al(OH)3 (5)AlCl3饱和溶液中存在溶解平衡AlCl3·6H2O(s)Al3＋(aq)＋3Cl—(aq)＋6H2O(l)，通入HCl气体使溶液中的c(Cl－)增大，平衡向析出固体的方向移动，从而析出AlCl3·6H2O晶体。 [解析] (1)SiO2不溶于盐酸；Al2O3是两性氧化物，能够溶于盐酸；Fe2O3是碱性氧化物，能与盐酸反应。 (2)煤矸石固体中浸出铝，其浸出率受煤矸石的颗粒大小、盐酸的浓度、是否搅拌、温度等因素的影响。搅拌可以使煤矸石与盐酸接触更充分，加热可以加快反应速率。 (3)氯化铝和氯化铁水解都生成盐酸，碳酸钙和盐酸反应生成氯化钙和二氧化碳，所以物质X是二氧化碳。碱溶时利用Al(OH)3的两性，将Fe(OH)3、Al(OH)3分开，反应的离子方程式为Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O。 (4)若只用CaCO3处理酸浸的溶液，可根据Fe(OH)3和Al(OH)3的沉淀pH差异进行分步沉淀，从而得到较纯的Al(OH)3。 (5)氯化铝在溶液中存在溶解平衡，通入氯化氢后溶液中的氯离子浓度增大，抑制氯化铝的溶解，所以可促进氯化铝晶体的析出。

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