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聚合氯化铝的一个化学试题

作者:神泰药剂 日期:2018-05-14

题文:     聚合氯化铝晶体是一种高效无机水处理剂,其化学式为[Al2(OH)nCl6-n•XH2O]m,它的制备原理是调节AlCl3溶液的pH,通过促进其水解而结晶析出.下图是一种工业制备聚合氯化铝晶体的工艺流程,制备原料主要是铝加工行业的废渣--铝灰,主要含Al2O3、Al,另有SiO2等杂质.

02.jpg
(1)搅拌加热操作过程中发生反应的离子方程式______;______.
(2)生产过程中操作1和操作2的名称为______.
(3)反应中副产品A是______,生产过程中可循环使用的物质是______.(均用化学式表示)
(4)生产中要严格控制溶液中pH,过小,则氯化铝水解不完全,且m值偏小,产品产量质量会降低.而pH过大,产量也会降低,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
写出Al和Fe3O4发生铝热反应的热化学方程式,△H值用a、b表示.______.
 
答案
(1)氧化铝与盐酸反应生成氯化铝和水,反应离子方程式为Al2O3+6H+=2Al3++3H2O,
铝与盐酸反应生成氯化铝与氢气,反应离子方程式为2Al+6H+=2Al3++3H2↑.
故答案为:Al2O3+6H+=2Al3++3H2O;2Al+6H+=2Al3++3H2↑;
(2)铝灰与过量的盐酸反应,过滤后收集滤液,加热浓缩至饱和,调pH值,稍静置,过滤收集滤渣.最终的这个滤渣就是我们要的晶体,所以生产过程中操作Ⅰ和Ⅱ的均为过滤.
故答案为:过滤;
(3)气体A为铝和盐酸反应生成的氢气,95°C加热的时候HCl会挥发,用水喷淋就可以吸收HCl,得到HCl(aq),可进行循环使用.
故答案为:H2,HCl;
(4)铝离子水解,Al3++3H2O⇌Al(OH)3+3H+,降低氢离子浓度促进铝离子水解,有利于聚合氯化铝晶体析出,pH更大时还可将其溶解为[Al(OH)4]-;
故答案为:AlCl3完全水解为Al(OH)3,pH更大时还可将其溶解为[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
依据盖斯定律计算①×4-②×3得到Al和Fe3O4发生铝热反应的热化学方程式:8Al(s)+3Fe3O4(s)=4Al2O3(s)+9Fe(s);△H=-4a+3bkJ•mol-1;
故答案为:8Al(s)+3Fe3O4(s)=4Al2O3(s)+9Fe(s);△H=-4a+3bkJ•mol-1;