Question

B．聚合氯化鋁（PAC）可以看成是AlCl₃水解成為Al（OH）₃的中間產(chǎn)物，其化學(xué)通式為[Al₂（OH）_nCl_6-n]m（m≤10，n=3～5）．若式中，n接近于6或等于6，則可稱為鋁溶膠．聚合氯化鋁是一種無機(jī)高分子混凝劑．某合作學(xué)習(xí)小組的同學(xué)在查閱文獻(xiàn)資料后擬用不同的方法制備聚合氯化鋁．
（1）甲組用凝膠-溶膠法，它們用結(jié)晶氫氧化鋁、燒堿、CO₂及鹽酸為試劑生產(chǎn)，其中涉及的氫氧化鋁與燒堿反應(yīng)的化學(xué)方程式為：

 

．
（2）乙組采用不足量酸溶法，原料主要是鋁加工的下腳料鋁屑、鋁灰和鋁渣等，反應(yīng)原理為：2Al+（6-n）HCl+nH₂O=Al₂（OH）_nCl_6-n+3H₂↑．該制備方法工藝簡單、成本低，利用本身是放熱反應(yīng)，故不需要加熱，可能缺點(diǎn)有：

 

（列舉一條）．
（3）丙組擬用高嶺土（Al₂O₃?2SiO₂?2H₂O）等為原料，經(jīng)焙燒、鹽酸浸取、聚合、熟化、蒸發(fā)、干燥等步驟得到固體PAC．其中液體PAC蒸發(fā)時(shí)，適宜在110℃左右，你認(rèn)為適宜的加熱方法是

 

．
（4）丁組同學(xué)對(duì)甲、乙、丙組同學(xué)制得的樣品進(jìn)行定性實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)你補(bǔ)充下列實(shí)驗(yàn)報(bào)告

實(shí)驗(yàn)序號(hào)	實(shí)驗(yàn)步驟	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	結(jié)論
①	用激光筆照射甲組制得的PAC溶液	光亮的通路
②	取乙組制得的樣品少許加入鋁試劑阿羅明拿	變成玫瑰紅色
③	取丙組樣品少許，溶于適量的水制得的淡黃色透明液體中加入氟化銨

（5）戊組同學(xué)對(duì)丙組固體樣品請(qǐng)質(zhì)檢部門用²⁷Al-NMR測(cè)試，其中的分散質(zhì)主要是：Al₁₃O₄（OH）₂₄Cl₇，屬于優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品．他們另取樣品mg少許放在坩堝中充分加熱并灼燒，最終得到的固體產(chǎn)物為：

 

，若得到固體ng，則制得的樣品中鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

 

．

Answer 1

分析：（1）氫氧化鋁與氫氧化鈉反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和氫氣；
（2）根據(jù)制備鋁溶膠的原料和設(shè)備以及產(chǎn)物等角度進(jìn)行分析解答；
（3）根據(jù)PAC的沸點(diǎn)進(jìn)行解答；
（4）根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟結(jié)合實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行分析解答；膠體具有丁達(dá)爾效應(yīng)；阿羅明拿是三羧基金紅酸的銨鹽；AlF₆^3-配合物為無色；
（5）Al₁₃O₄（OH）₂₄Cl₇，取樣品mg少許放在坩堝中充分加熱并灼燒，最終得到的固體產(chǎn)物為氧化鋁；根據(jù)鋁原子守恒求解樣品中鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；

解答：解：（1）氫氧化鋁與氫氧化鈉反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和氫氣，反應(yīng)的化學(xué)方程式為Al（OH）₃+NaOH═NaAlO₂+2H₂O，
故答案為：Al（OH）₃+NaOH═NaAlO₂+2H₂O；
（2）乙組采用不足量酸溶法，原料主要是鋁加工的下腳料鋁屑、鋁灰和鋁渣等，由于這些含鋁的原料含有大量雜質(zhì)，所以產(chǎn)品質(zhì)量較差，可能含重金屬化合物，產(chǎn)品純度低，生產(chǎn)設(shè)備一般為金屬材料，所以在強(qiáng)酸性條件進(jìn)行，對(duì)設(shè)備的腐蝕性大，該生產(chǎn)有有三廢產(chǎn)生，
故答案為：產(chǎn)品純度低，可能含重金屬化合物，產(chǎn)品質(zhì)量較差；有三廢產(chǎn)生；均在強(qiáng)酸性條件進(jìn)行，對(duì)設(shè)備的腐蝕性大；
（3）液體PAC蒸發(fā)時(shí)，適宜在110℃左右，不能用水浴，所以適宜的加熱方法為用油浴加熱，用溫度計(jì)顯色油浴溫度，
故答案為：用油浴加熱，用溫度計(jì)顯色油浴溫度；
（4）①膠體具有丁達(dá)爾效應(yīng)：當(dāng)光束通過膠體時(shí)，從側(cè)面觀察到一條光亮的“通路”，用激光筆照射甲組制得的PAC溶液，有光亮的通路，說明PAC溶液為膠體，即[Al₂（OH）_nCl_6-n]m中n接近6或等于6（或成為鋁溶膠），
故答案為：[Al₂（OH）_nCl_6-n]m中n接近6或等于6（或成為鋁溶膠）；
②鑒別鋁離子的存在利用鋁試劑阿羅明拿與Al³⁺成玫瑰紅色進(jìn)行鑒別，取乙組制得的樣品少許加入鋁試劑阿羅明拿變成玫瑰紅色，說明含有Al³⁺，
故答案為：含有Al³⁺，
③取丙組樣品少許，溶于適量的水制得的淡黃色透明液體中加入氟化銨，溶液轉(zhuǎn)變?yōu)闊o色，因AlF₆^3-配合物為無色，所以說明由羥基配合物轉(zhuǎn)變?yōu)锳lF₆^3-配合物，
故答案為：由羥基配合物轉(zhuǎn)變?yōu)锳lF₆^3-配合物；
（5）Al₁₃O₄（OH）₂₄Cl₇，取樣品mg少許放在坩堝中充分加熱并灼燒，最終得到的固體產(chǎn)物為氧化鋁；若得到氧化鋁固體ng，則氧化鋁的物質(zhì)的量為n=

m

M

=

ng

102g/mol

，鋁的質(zhì)量為

ng

102g/mol

×2×27g/mol=

9n

17

g，則制得的樣品中鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

9n

17m

×100%，
故答案為：Al₂O₃；

9n

17m

×100%；

點(diǎn)評(píng)：本題主要考查了聚合氯化鋁，掌握鋁的化合物的性質(zhì)結(jié)合實(shí)驗(yàn)步驟是解答本題的關(guān)鍵，（5）根據(jù)鋁原子守恒解答是常用方法，題目難度中等．