Question

凈水劑液體聚合硫酸鋁鐵兼具鐵鹽和鋁鹽的雙重絮凝特性，一般是以鐵鹽為主，鋁鹽為輔．現(xiàn)用的鋁土礦（其主要成分是Al₂O₃，含有少量雜質Fe₂O₃和SiO₂，其他雜質忽略不計）來制備該凈水劑，其工藝流程如圖（1）：

（1）H₂SO₄濃度的適宜范圍是45%～50%，反應的適宜溫度是100℃，其目的是：

 

；Al₂O₃與H₂SO₄反應的化學反應方程式是

 

．  
（2）操作I為：冷卻靜置、

 

、洗滌，所得到的溶液I中的金屬陽離子有

 

（3）溶液I中加入綠礬（FeSO₄?7H₂O）和雙氧水的目的是：

 

，涉及的反應離子方程式為

 

．
（4）鋼材鍍鋁后，表面形成的致密氧化鋁膜能防止鋼材腐蝕，請在答題卡中完成鋼材鍍鋁的裝置示意圖（2），并作相應標注

 

．

Answer 1

考點：物質分離和提純的方法和基本操作綜合應用

專題：

分析：由流程可知，鋁土礦（其主要成分是Al₂O₃，含有少量雜質Fe₂O₃和SiO₂，其他雜質忽略不計）加硫酸，二氧化硅不反應，則操作I為過濾，溶液I中含鐵離子、鋁離子，加綠礬、雙氧水發(fā)生H₂O₂+2Fe²⁺+2H⁺═2H₂O+2Fe³⁺，可增大溶液中鐵離子的濃度，然后調節(jié)pH，過濾得到溶液II中以鐵鹽為主，鋁鹽為輔，以此來解答．

解答： 解：由流程可知，鋁土礦（其主要成分是Al₂O₃，含有少量雜質Fe₂O₃和SiO₂，其他雜質忽略不計）加硫酸，二氧化硅不反應，則操作I為過濾，溶液I中含鐵離子、鋁離子，加綠礬、雙氧水發(fā)生H₂O₂+2Fe²⁺+2H⁺═2H₂O+2Fe³⁺，可增大溶液中鐵離子的濃度，然后調節(jié)pH，過濾得到溶液II中以鐵鹽為主，鋁鹽為輔，
（1）H₂SO₄濃度的適宜范圍是45%～50%，反應的適宜溫度是100℃，其目的是提高鐵和鋁的浸出率，Al₂O₃與H₂SO₄反應的化學反應方程式是Al₂O₃+3H₂SO₄═Al₂（SO₄）₃+3H₂O，
故答案為：提高鐵和鋁的浸出率；Al₂O₃+3H₂SO₄═Al₂（SO₄）₃+3H₂O；
（2）由上述分析可知，操作I為：冷卻靜置、過濾、洗滌，所得到的溶液I中的金屬陽離子有Al³⁺、Fe³⁺，
故答案為：過濾；Al³⁺、Fe³⁺；
（3）溶液I中加入綠礬（FeSO₄?7H₂O）和雙氧水的目的是增大n（Fe³⁺），涉及的反應離子方程式為H₂O₂+2Fe²⁺+2H⁺═2H₂O+2Fe³⁺，
故答案為：增大n（Fe³⁺）；H₂O₂+2Fe²⁺+2H⁺═2H₂O+2Fe³⁺；
（4）鋼材鍍鋁后，表面形成的致密氧化鋁膜能防止鋼材腐蝕，則Al為陽極，鋼材為陰極，右圖所示，故答案為：．

點評：本題考查混合物分離提純的綜合應用，為高頻考點，注意把握流程中發(fā)生的化學反應及混合物分離方法為解答的關鍵，注重信息與所學知識的結合分析解決問題，側重知識遷移應用能力的考查，題目難度中等．