Question

16．粉煤灰中含有SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃等，某實驗室對其進行處理的流程如圖所示：

回答下列問題：
（1）第①步得到的“熟料”中可溶性的成分主要是NH₄Fe（SO₄）₂、NH₄Al（SO₄）₂等，寫出生成NH₄Fe（SO₄）₂的化學(xué)方程式Fe₂O₃+4NH₄HSO₄$\frac{\underline{\;400℃\;}}{\;}$2NH₄Fe（SO₄）₂+2NH₃↑+3H₂O，在NH₄Al（SO₄）₂溶液中加入Ba（OH）₂溶液使硫酸根離子恰好完全沉淀，寫出反應(yīng)的離子方程式：2Ba²⁺+4OH^-+NH₄⁺+Al³⁺+2SO₄^2-=2BaSO₄↓+NH₃•H₂O+Al（OH）₃↓；
（2）濾渣B的主要成分為SiO₂，其與NaOH溶液反應(yīng)的離子方程式為SiO₂+2OH^-=SiO₃^2-+H₂O．
（3）已知K_SP[Fe（OH）₃]=4×10^-38，K_SP[Al（OH）₃]=1×10^-33．為實現(xiàn)步驟③的實驗?zāi)康�，�?yīng)使溶液中c（Fe³⁺）、c（Al³⁺）均小于或等于1×10^-9mol•L^-1可認(rèn)為完全沉淀，則溶液A至少應(yīng)調(diào)節(jié)到pH=6；用NH₄HCO₃調(diào)節(jié)pH的實驗原理為H⁺+HCO₃^-=H₂O+CO₂↑（用離子方程式表示）．
（4）實驗室進行第④步操作時，所需的儀器是酒精燈、石棉網(wǎng)、三腳架、玻璃棒、蒸發(fā)皿，得到的晶體主要成份是（NH₄）₂SO₄（填化學(xué)式）．第⑤步所加試劑D是NaOH溶液；第⑥步生成Al（OH）₃的離子方程式為[Al（OH）₄]^-+CO₂+H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-．

Answer 1

分析 粉煤灰中含有SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃等，加入硫酸氫銨加熱反應(yīng)，得到熟料中含有可溶性的成分主要是NH₄Fe（SO₄）₂、NH₄Al（SO₄）₂等，用水浸后，濾液A中含有NH₄Fe（SO₄）₂、NH₄Al（SO₄）₂，濾渣B為SiO₂，在濾液A中加入碳酸氫銨調(diào)節(jié)pH可生成Fe（OH）₃、Al（OH）₃沉淀，濾液C含有（NH₄）₂SO₄，經(jīng)蒸發(fā)結(jié)晶得到（NH₄）₂SO₄晶體，F(xiàn)e（OH）₃、Al（OH）₃沉淀加入過量氫氧化鈉溶液，得到E為NaAlO₂，通入二氧化碳，可生成氫氧化鋁沉淀，
（1）根據(jù)題意，F(xiàn)e₂O₃與NH₄HSO₄反應(yīng)生成 NH₄Fe（SO₄）₂和氨氣與水；在NH₄Al（SO₄）₂溶液中加入Ba（OH）₂溶液使硫酸根離子恰好完全沉淀，則還會生成氨水和氫氧化鋁沉淀；
（2）SiO₂不溶于一般酸性溶液，不溶于氨水；SiO₂與NaOH溶液反應(yīng)的離子方程式為SiO₂+2OH^-=SiO₃^2-+H₂O；
（3）根據(jù)K_SP[Al（OH）₃]=1×10^-33；c（Al³⁺）均小于或等于1×10^-9 mol•L^-1可認(rèn)為完全沉淀，此時c（OH^-）=$\root{3}{\frac{1×1{0}^{-33}}{1×1{0}^{-9}}}$=1×10^-8；在酸性溶液中，H⁺+HCO₃^-=H₂O+CO₂↑；
（4）實驗室進行第④步操作時，濾液C得到硫酸銨，所需的儀器是酒精燈、石棉網(wǎng)、三腳架、玻璃棒、蒸發(fā)皿；第⑤步所加試劑NaOH，生成四羥基合硫酸根離子，第⑥步生成Al（OH）₃的離子方程式為通入CO₂，酸堿中和生成（NH₄）₂SO₄．

解答 解：粉煤灰中含有SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃等，加入硫酸氫銨加熱反應(yīng)，得到熟料中含有可溶性的成分主要是NH₄Fe（SO₄）₂、NH₄Al（SO₄）₂等，用水浸后，濾液A中含有NH₄Fe（SO₄）₂、NH₄Al（SO₄）₂，濾渣B為SiO₂，在濾液A中加入碳酸氫銨調(diào)節(jié)pH可生成Fe（OH）₃、Al（OH）₃沉淀，濾液C含有（NH₄）₂SO₄，經(jīng)蒸發(fā)結(jié)晶得到（NH₄）₂SO₄晶體，F(xiàn)e（OH）₃、Al（OH）₃沉淀加入過量氫氧化鈉溶液，得到E為NaAlO₂，通入二氧化碳，可生成氫氧化鋁沉淀．
（1）根據(jù)題意，F(xiàn)e₂O₃與NH₄HSO₄反應(yīng)生成 NH₄Fe（SO₄）₂和氨氣與水；在NH₄Al（SO₄）₂溶液中加入Ba（OH）₂溶液使硫酸根離子恰好完全沉淀，則還會生成氨水和氫氧化鋁沉淀，反應(yīng)的離子方程式為2Ba²⁺+4OH^-+NH₄⁺+Al³⁺+2SO₄^2-=2BaSO₄↓+NH₃•H₂O+Al（OH）₃↓，
故答案為：Fe₂O₃+4NH₄HSO₄$\frac{\underline{\;400℃\;}}{\;}$2 NH₄Fe（SO₄）₂+2NH₃↑+3H₂O；2Ba²⁺+4OH^-+NH₄⁺+Al³⁺+2SO₄^2-=2BaSO₄↓+NH₃•H₂O+Al（OH）₃↓；
（2）SiO₂不溶于一般酸性溶液，不溶于氨水；SiO₂與NaOH溶液反應(yīng)的離子方程式為SiO₂+2OH^-=SiO₃^2-+H₂O，
故答案為：SiO₂、SiO₂+2OH^-=SiO₃^2-+H₂O；
（3）根據(jù)K_SP[Al（OH）₃]=1×10^-33；c（Al³⁺）均小于或等于1×10^-9 mol•L^-1可認(rèn)為完全沉淀，c（OH^-）=$\root{3}{\frac{1×1{0}^{-33}}{1×1{0}^{-9}}}$=1×10^-8；在酸性溶液中發(fā)生H⁺+HCO₃^-=H₂O+CO₂↑，
故答案為：6；H⁺+HCO₃^-=H₂O+CO₂↑；
（4）實驗室進行第④步操作時，濾液C得到硫酸銨，所需的儀器是酒精燈、石棉網(wǎng)、三腳架、玻璃棒、蒸發(fā)皿；第⑤步所加試劑NaOH，生成四羥基合硫酸根離子，第⑥步生成Al（OH）₃的離子方程式為通入CO₂，酸堿中和生成（NH₄）₂SO₄，
故答案為：玻璃棒；蒸發(fā)皿；（NH₄）₂SO₄；NaOH溶液；[Al（OH）₄]^-+CO₂+H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-．

點評 本題考查了物質(zhì)制備實驗化工分析判斷，物質(zhì)性質(zhì)的理解應(yīng)用，離子方程式、化學(xué)方程式書寫方法，鹽類水解分析應(yīng)用，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．