综合题12.0分
化学

聚合氯化铝(PAC)是常用于水质净化的无机高分子混凝剂,其化学式可表示为[Al2(OH)nCl6-n]m (n < 6,m为聚合度) 。PAC常用高温活化后的高岭土(主要化学组成为Al2O3、SiO2、Fe2O3)进行制备,工艺流程如下图所示:

24.盐酸酸浸所涉及反应的离子方程式是         

25.已知:生成氢氧化物沉淀的pH

注:金属离子的起始浓度为0.1 mol·L-1

根据表中数据解释加入X的主要目的:         ,滤渣中主要含有物质的化学式是         

26.已知:生成液体PAC的反应为2Al3+ + m(6-n) Cl- + mn H2O[Al2(OH)nCl6-n]m + mn H+。用碳酸钙调节溶液的pH时,要严控pH的大小,pH偏小或偏大液体PAC的产率都会降低。请解释pH偏小液体PAC产率降低的原因:        

27.浓缩聚合得到含PAC的液体中铝的各种形态主要包括:

图1为Al各形态百分数随温度变化的曲线;图2为含PAC的液体中铝的总浓度AlT随温度变化的曲线。

① 50-90℃之间制备的液体PAC中,_______形态铝含量最多。

② 当T > 80℃时,AlT明显降低的原因是_________。 

第1小题正确答案及相关解析

正确答案

6H+ + Al2O=== 2Al3+ + 3H2O   6H+ + Fe2O=== 2Fe3+ + 3H2O

解析

导致液体PAC向Al(OH)3沉淀转化解析过程: 高岭土的主要化学组成为Al2O3、SiO2、Fe2O3,加入盐酸后,Al2O3与Fe2O3均会与其发生反应,则反应的离子方程式为6H+ + Al2O=== 2Al3+ + 3H2O   6H+ + Fe2O=== 2Fe3+ + 3H2O,故答案为6H+ + Al2O=== 2Al3+ + 3H2O   6H+ + Fe2O=== 2Fe3+ + 3H2O;

考查方向

本题主要考查了以聚合氯化铝晶体的制备为载体,考查铝及其化合物性质、离子方程式、对工艺流程的理解、除杂等,难度中等,关键在于对工艺流程的理解,和知识的迁移运用。

解题思路

铝灰主要含Al2O3、Al,还有SiO2等杂质,加入盐酸,氧化铝和铝能与盐酸反应,二氧化硅不能与盐酸反应。

易错点

1、工艺流程的理解。

2、调pH值促进沉淀。

第2小题正确答案及相关解析

正确答案

调节溶液pH至Fe3+完全沉淀 Fe(OH)、SiO2

解析

加入X的目的应是除去铁离子,调节溶液pH至Fe3+完全沉淀,滤渣中含有的物质应是Fe(OH)、SiO2,故答案为Fe(OH)、SiO2

考查方向

本题主要考查了以聚合氯化铝晶体的制备为载体,考查铝及其化合物性质、离子方程式、对工艺流程的理解、除杂等,难度中等,关键在于对工艺流程的理解,和知识的迁移运用。

解题思路

工艺流程为: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。

易错点

1、工艺流程的理解。

2、调pH值促进沉淀。

第3小题正确答案及相关解析

正确答案

pH偏小时,抑制平衡2Al3+ + m(6-n) Cl- + mn H2O[Al2(OH)nCl6-n]m + mn H+ 正向移动生成PAC

解析

pH偏小时,c(H+)增大, 2Al3+ + m(6-n) Cl- + mn H2O[Al2(OH)nCl6-n]m + mn H+ ,使平衡向逆反应方向移动,PAC的产率降低,故答案为pH偏小时,抑制平衡2Al3+ + m(6-n) Cl- + mn H2O[Al2(OH)nCl6-n]m + mn H+ 正向移动生成PAC;

考查方向

本题主要考查了以聚合氯化铝晶体的制备为载体,考查铝及其化合物性质、离子方程式、对工艺流程的理解、除杂等,难度中等,关键在于对工艺流程的理解,和知识的迁移运用。

解题思路

溶液调pH值,促进Fe3+完全沉淀。

易错点

1、工艺流程的理解。

2、调pH值促进沉淀。

第4小题正确答案及相关解析

正确答案

① 聚合 ② 温度升高

解析

①由图可观察到,温度在50-90℃之间时,聚合形态铝的含量较多;② 当T > 80℃时,由图1可知,氢氧化铝胶体增大,聚合形态铝减小,则AlT明显降低的原因是温度升高,导致液体PAC向沉淀转化,故答案为① 聚合 ②温度升高,导致液体PAC向沉淀转化。

考查方向

本题主要考查了以聚合氯化铝晶体的制备为载体,考查铝及其化合物性质、离子方程式、对工艺流程的理解、除杂等,难度中等,关键在于对工艺流程的理解,和知识的迁移运用。

易错点

1、工艺流程的理解。

2、调pH值促进沉淀。