Question

3．（Ⅰ）地殼中含量第一金屬元素構(gòu)成的單質(zhì)A與化合物B（分子量為232）發(fā)生置換反應(yīng)，產(chǎn)物為黑色固體C和另一單質(zhì)D，單質(zhì)D與水蒸氣在高溫下可得到B．則
（1）寫(xiě)出構(gòu)成金屬單質(zhì)A的元素在周期表中的位置為第三周期ⅢA族．
（2）寫(xiě)出D與水蒸氣反應(yīng)的化學(xué)方程式3Fe+4H₂O$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂．
（Ⅱ）某地煤矸石經(jīng)預(yù)處理后含SiO₂（63%）、Al₂O₃（25%）、Fe₂O₃（5%）及少量鈣鎂的化合物等，一種綜合利用工藝設(shè)計(jì)如下：

（3）物質(zhì)X的化學(xué)式為CO₂．“堿溶”時(shí)反應(yīng)的離子方程式為Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O．
（4）為加快“酸浸”時(shí)的速率，可采取的措施有增大鹽酸的濃度、升高反應(yīng)溫度、減小煤矸石顆粒大小、充分?jǐn)嚢璧鹊龋�（填兩種即可）
（5）已知Fe³⁺開(kāi)始沉淀和沉淀完全的pH分別為2.1和3.2，Al³⁺開(kāi)始沉淀和沉淀完全的pH分別為4.1和5.4．為了獲得更多產(chǎn)品Al（OH）₃，從煤矸石的鹽酸浸取液開(kāi)始，若只用CaCO₃一種試劑，后續(xù)操作的實(shí)驗(yàn)方案是加入CaCO₃調(diào)節(jié)pH到5.4，過(guò)濾得到沉淀．

Answer 1

分析 （Ⅰ）地殼中含量第一金屬元素構(gòu)成的單質(zhì)A與化合物B（分子量為232）發(fā)生置換反應(yīng)，產(chǎn)物為黑色固體C和另一單質(zhì)D，單質(zhì)D與水蒸氣在高溫下可得到B，則A為Al，B為Fe₃O₄，C為Al₂O₃，D為Fe，據(jù)此答題；
（Ⅱ）含SiO₂（63%）、Al₂O₃（25%）、Fe₂O₃（5%）及少量鈣鎂的化合物用鹽酸酸浸發(fā)生的反應(yīng)為：Al₂O₃+6H⁺═2Al³⁺+3H₂O；Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O；則過(guò)濾的溶液為氯化鐵和氯化鋁的溶液，加碳酸鈣消耗溶液中的氫離子使三價(jià)鐵離子、三價(jià)鋁離子都水解生成氫氧化鐵、氫氧化鋁的沉淀，所以再加入氫氧化鈉，只要?dú)溲趸�鋁溶解反應(yīng)為：Al（OH）₃+OH^-═AlO₂^-+2H₂O，所得溶液為偏鋁酸鈉溶液再通入二氧化碳進(jìn)一步反應(yīng)又生成氫氧化鋁．

解答 解：（Ⅰ）地殼中含量第一金屬元素構(gòu)成的單質(zhì)A與化合物B（分子量為232）發(fā)生置換反應(yīng)，產(chǎn)物為黑色固體C和另一單質(zhì)D，單質(zhì)D與水蒸氣在高溫下可得到B，則A為Al，B為Fe₃O₄，C為Fe，D為Al₂O₃，
（1）A為Al，A的元素在周期表中的位置為第三周期ⅢA族，
故答案為：第三周期ⅢA族；
（2）D為Fe，D與水蒸氣反應(yīng)的化學(xué)方程式為3Fe+4H₂O$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂，
故答案為：3Fe+4H₂O$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂；
（Ⅱ）含SiO₂（63%）、Al₂O₃（25%）、Fe₂O₃（5%）及少量鈣鎂的化合物用鹽酸酸浸發(fā)生的反應(yīng)為：Al₂O₃+6H⁺═2Al³⁺+3H₂O；Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O；則過(guò)濾的溶液為氯化鐵和氯化鋁的溶液，加碳酸鈣消耗溶液中的氫離子使三價(jià)鐵離子、三價(jià)鋁離子都水解生成氫氧化鐵、氫氧化鋁的沉淀，所以再加入氫氧化鈉，只要?dú)溲趸�鋁溶解反應(yīng)為：Al（OH）₃+OH^-═AlO₂^-+2H₂O，所得溶液為偏鋁酸鈉溶液再通入二氧化碳進(jìn)一步反應(yīng)又生成氫氧化鋁；
（3）氯化鋁和氯化鐵水解都生成鹽酸，碳酸鈣和鹽酸反應(yīng)生成氯化鈣和二氧化碳，所以物質(zhì)X是二氧化碳，氫氧化鋁和氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成可溶性偏鋁酸鈉，離子反應(yīng)方程式為：Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O，
故答案為：CO₂；Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
（4）根據(jù)影響反應(yīng)速率的因素可知，為加快“酸浸”時(shí)的速率，可采取的措施有增大鹽酸的濃度、升高反應(yīng)溫度、減小煤矸石顆粒大小、充分?jǐn)嚢璧龋?br />故答案為：增大鹽酸的濃度、升高反應(yīng)溫度、減小煤矸石顆粒大小、充分?jǐn)嚢璧龋?br />（5）Fe³⁺開(kāi)始沉淀和沉淀完全的pH分別為2.1和3.2，Al³⁺開(kāi)始沉淀和沉淀完全的pH分別為4.1和5.4，要使鐵離子完全沉淀而鋁離子不沉淀，則溶液的PH應(yīng)該為3.2，過(guò)濾氫氧化鋁沉淀時(shí)調(diào)節(jié)溶液pH為5.4，以使氫氧化鋁完全沉淀，
故答案為：加入CaCO₃調(diào)節(jié)pH到5.4，過(guò)濾得到沉淀．

點(diǎn)評(píng) 本題以工藝流程為載體考查了溶解平衡原理、物質(zhì)間的反應(yīng)、除雜等知識(shí)點(diǎn)，這種題型是高考�？碱}型，綜合性較強(qiáng)，涉及知識(shí)面較廣，用教材基礎(chǔ)知識(shí)采用知識(shí)遷移的方法分析解答，難度不大．