Question

【題目】某地煤矸石經預處理后主要含SiO2（61%）、Al2O3（30%）和少量的Fe2O3、FeO及MgO。實驗小組設計如下流程用其制備堿式硫酸鋁[Al2(OH)4SO4]：

（1）為提高“酸浸”時鋁浸出率，可采取的措施之一是 。

（2）氧化時應控制反應溫度在10℃~20℃，其原因是 ，“氧化”時可用MnO2替代，發生的離子方程式 。

（3）試劑X為 ，設計一個簡單的實驗，證明鐵元素已被沉淀完全： 。

（4）加入CaCO3制備堿式硫酸鋁的化學方程式 。

Answer 1

【答案】（1）適當加熱（或將煤矸石粉碎，適當提高硫酸的濃度等）

（2）防止H2O2分解 MnO2 + 2Fe2+ + 4H+ = Mn2+ + 2 Fe3+ + 2 H2O

（3）Al2O3；靜置，取上層清液于試管中，滴加KSCN溶液，若溶液呈現血紅色，說明未沉淀完全，反之則沉淀完全。

（4）Al2(SO4)3 + 2CaCO3 + 2H2O = Al2(OH)4SO4+2CaSO4+2CO2↑

【解析】

試題分析：煤矸石經預處理后主要含SiO2（61%）、Al2O3（30%）和少量的Fe2O3、FeO及MgO，由實驗流程可知，加硫酸后，Al2O3、Fe2O3、FeO、MgO均與硫酸反應，只有SiO2不反應，酸溶后溶液中含Al3+、Fe2+、Fe3+、Mg2+，然后加過氧化氫氧化Fe2+，再加X為氧化鋁、氫氧化鋁等調節pH，促進鐵離子水解轉化為沉淀，則過濾得到濾渣為SiO2、Fe（OH）3，除雜II除去溶液中鎂離子，濾渣Ⅱ為Mg（OH）2，然后濾液中加硫酸酸化，再加碳酸鈣調節pH，從而制備Al2（OH）4SO4，

（1）為提高“酸浸”時鋁浸出率，可采取的措施之一是適當加熱（或將煤矸石粉碎，適當提高硫酸的濃度等）。

故答案為：適當加熱（或將煤矸石粉碎，適當提高硫酸的濃度等）；

（2）氧化時應控制反應溫度在10℃～20℃，其原因是防止H2O2分解，“氧化”時可用MnO2替代，發生的離子方程式為MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O。

故答案為：防止H2O2分解；MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O；

（3）試劑X為Al2O3，設計一個簡單的實驗，證明鐵元素已被沉淀完全的方法為靜置，取上層清液于試管中，滴加KSCN溶液，若溶液呈現血紅色，說明未沉淀完全，反之則沉淀完全。

故答案為：Al2O3；靜置，取上層清液于試管中，滴加KSCN溶液，若溶液呈現血紅色，說明未沉淀完全，反之則沉淀完全；

（4）加入CaCO3制備堿式硫酸鋁的化學方程式為Al2（SO4）3+2CaCO3+2H2O=Al2（OH）4SO4+2CaSO4+2CO2↑。

故答案為：Al2（SO4）3+2CaCO3+2H2O=Al2（OH）4SO4+2CaSO4+2CO2↑。