用含有Al2O3及少量Fe2O3和SiO2的铝土矿制备净水剂——液体聚合硫酸铝铁，工艺流程...

用含有Al₂O₃及少量Fe₂O₃和SiO₂的铝土矿制备净水剂——液体聚合硫酸铝铁，工艺流程如下（部分操作和条件略）：

I．向铝土矿中加入过量H₂SO₄后，加热、搅拌、过滤。

II．向滤液中加入一定量的FeSO₄·7H₂O和双氧水。

III．向溶液中加入Ca(OH)₂固体，调节溶液的pH约为1，过滤。

IV．加入稳定剂，加热，得到产品。

（1）Fe₂O₃与H₂SO₄反应的离子方程式是___________。

（2）步骤I中过滤得到的滤渣成分是________（填化学式）。

（3）步骤I 中H₂SO₄的浓度与反应温度会影响铁与铝的浸出率。根据下图分析，步骤I 中H₂SO₄浓度的适宜范围是__________，反应的适宜温度是_________。

（4）步骤II中增大n(Fe³⁺)的离子方程式是_________。

（5）步骤III得到碱式硫酸铝铁[AlFe(OH)_n(SO₄)_m]的溶液，则步骤II中应增大n(Fe³⁺)到

n(Al³⁺)﹕n(Fe³⁺)=________。

（6）研究表明，液体聚合硫酸铝铁的纯度越高，净水效果越好。已知：

一些物质在20℃时的溶解度

结合表中数据，解释步骤III中使用Ca(OH)₂而不用NaOH的原因__________。

（7）铝土矿也可用于冶炼金属Al。以金属Al作阳极，稀硫酸作电解液，通过电解会使金属Al的表面生成致密坚硬的氧化膜，其电极反应式是_________。

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富铁铝土矿（主要含有A12O3、Fe2O3、FeO和SiO2）可制备新型净水剂液体聚合硫酸铝铁[AlaFeb(OH)m(SO4)n]。研究发现，当a＝b时净水效果最好。工艺流程如下（部分操作和产物略）：

（1）A12O3与H2SO4发生反应的离子方程式是____________。

（2）测得滤液中。加入FeSO4·7H2O和H2O2的作用是（结合化学用语说明）____________。

（3）将溶液A电解得到液体聚合硫酸铝铁。装置如图所示（阴离子交换膜只允许阴离子通过，电极为惰性电极）

① 阴极室的电极反应式是__________。

② 电解过程阳极室溶液pH的变化是____________（填“增大”、“减小”或“不变”）。

③ 简述在反应室中生成液体聚合硫酸铝铁的原理____________。

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富铁铝土矿（主要含有A12O3、Fe2O3、FeO和SiO2）可制备新型净水剂液体聚合硫酸铝铁[AlaFeb(OH)m(SO4)n]。研究发现，当a＝b时净水效果最好。工艺流程如下（部分操作和产物略）：

（1）A12O3与H2SO4发生反应的离子方程式是________。

（2）测得滤液中。加入FeSO4·7H2O和H2O2的作用是（结合化学用语说明）________。

（3）将溶液A电解得到液体聚合硫酸铝铁。装置如图所示（阴离子交换膜只允许阴离子通过，电极为惰性电极）

① 阴极室的电极反应式是________。

② 电解过程阳极室溶液pH的变化是________（填“增大”、“减小”或“不变”）。

③ 简述在反应室中生成液体聚合硫酸铝铁的原理________。

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（16分）净水剂液体聚合硫酸铝铁兼具铁盐和铝盐的双重絮凝特性，一般是以铁盐为主，铝盐为辅。现用的铝土矿（其主要成分是Al2O3，含有少量杂质Fe2O3和SiO2，其他杂质忽略不计）来制备该净水剂，其工艺流程如下：

（1）H2SO4浓度的适宜范围是45%~50%，反应的适宜温度是100℃，其目的是：　　　　　　　 ；Al2O3与H2SO4反应的化学反应方程式是__________。

（2）操作I为：冷却静置、　　　　　 、洗涤，所得到的溶液I中的金属阳离子有_______（填化学式）。

（3）溶液I中加入绿矾（FeSO4·7H2O）和双氧水的目的是：　　　　　　　　　　　　　　　　　 ，涉及的反应离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 _　　　　　　　　　　 _。

（4）钢材镀铝后，表面形成的致密氧化铝膜能防止钢材腐蚀，请在答题卡中完成钢材镀铝的装置示意图，并作相应标注。

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富铁铝土矿主要含有、、FeO和可制备新型净水剂液体聚合硫酸铝铁研究发现，当时净水效果最好．工艺流程如下部分操作和产物略：

与发生反应的离子方程式是 ______ ．

测得滤液中加入和的作用是结合化学用语说明 ______ ．

将溶液A电解得到液体聚合硫酸铝铁．装置如图所示阴离子交换膜只允许阴离子通过，电极为惰性电极

阴极室的电极反应式是 ______ ．

电解过程阳极室溶液pH的变化是 ______ 填“增大”、“减小”或“不变”．

简述在反应室中生成液体聚合硫酸铝铁的原理 ______ ．

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富铁铝土矿主要含有、、FeO和可制备新型净水剂液体聚合硫酸铝铁研究发现，当时净水效果最好．工艺流程如下部分操作和产物略：

与发生反应的离子方程式是 ______ ．

测得滤液中加入和的作用是结合化学用语说明 ______ ．

将溶液A电解得到液体聚合硫酸铝铁．装置如图所示阴离子交换膜只允许阴离子通过，电极为惰性电极

阴极室的电极反应式是 ______ ．

电解过程阳极室溶液pH的变化是 ______ 填“增大”、“减小”或“不变”．

简述在反应室中生成液体聚合硫酸铝铁的原理 ______ ．

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用铝土矿（含30% SiO2、40.8% Al2O3和少量Fe2O3等）制取铝硅合金材料有湿法、干法等方法，其中干法制备的工艺流程如下：

（1）若湿法处理铝土矿，用强酸浸取时，所得溶液中阳离子有　　　　 　　　　 　　 。

（2）焙烧除铁反应：4（NH4）2SO4 + Fe2O3 2NH4Fe（SO4）2 + 3H2O + 6NH3↑（Al2O3部分发生类似反应）。氧化物转化为硫酸盐的百分率与温度的关系如图，最适宜焙烧温度为　　　　　　　　　　　　　 ，用电子式表示气体I的形成过程　　　　　　　　　　　　　 。

（3）操作①包括：加水溶解、　　　　 　　 　　 。

（4）用焦炭还原SiO2、Al2O3会产生中间体SiC、Al4C3。写一个高温下中间体与Al2O3反应生成铝单质的化学方程式　　　　　　　　 。

（5）铝硅合金材料中若含铁，会影响其抗腐蚀性。原因是　　　　　　　　　 。

（6）不计损失，投入1t铝土矿，当加入54kg纯铝后，铝硅合金中m：n =　　　　　 。

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利用工业炼铜后的炉渣(含Fe2O3、FeO、SiO2、Al2O3)，制备无机高分子絮凝剂聚合氯化铝和净水剂高铁酸钠(Na2FeO4)。其工艺流程如下(部分操作和条件略)：

Ⅰ．用稀盐酸浸取炉渣，过滤；

Ⅱ．向滤液中加入过量NaClO溶液，调pH约为3，过滤；

Ⅲ．溶液进行减压蒸发等操作,甩干后送入聚合炉中进行高温聚合，……得到聚合氯化铝。

Ⅳ．将Ⅱ中得到沉淀洗涤、干燥,再与NaClO和NaOH反应，生成高铁酸钠。

（1）稀盐酸溶解Fe2O3的离子方程式是　　　　　　 。

（2）验证炉渣中含有FeO必要的化学试剂为　　　　　　 。

（3）已知：生成氢氧化物沉淀的pH

①步骤Ⅱ中加入过量NaClO，反应的离子方程式是　　　　　　 。

②根据表中数据解释步骤Ⅱ中，调pH约为3的目的是　　　　　　 。

（4）该工业流程存在缺点，在步骤Ⅱ伴随着有氯气产生，此反应方程式是　　　　　　 。

（5）步骤Ⅲ中在减压蒸发与甩干操作之间，还需进行的操作是　　　　　 。

（6）在步骤Ⅳ中，若该反应生成166 g Na2FeO4转移3 mol电子，则参加反应的还原剂和氧化剂的物质的量之比是　　　　　　 。

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实验室用硫酸厂烧渣（主要成分为Fe₂O₃及少量FeS、SiO₂等）制备聚铁（碱式硫酸铁的聚合物）和绿矾(FeSO₄•7H₂O)，有关的工艺流程如下：

（1）将过程②中产生的气体通入下列溶液中，溶液不会褪色的是___________（填编号）；

A．品红溶液                     B．紫色石蕊溶液

C．酸性KMnO₄溶液              D．溴水

（2）在①中已知FeS中铁元素生成Fe³⁺，S元素生成单质硫，FeS、O₂、H₂SO₄反应的方程式是________；

（3）在③中，需加入的物质是___________________________；

（4）在④中，蒸发浓缩需要的硅酸盐仪器除酒精灯外，还有_______________________；

（5）在⑥中，将溶液Z控制到70～80℃的目的是________________________________；

（6）为测量聚铁样品中铁元素的质量分数，进行下列实验（假设杂质中不含铁元素和硫元素）：称取2.700g样品，将样品溶于足量的盐酸后，滴加过量的BaCl₂；过滤、洗涤、干燥，称量固体的质量为3.495g。若该聚铁主要成分为[Fe(OH)(SO₄)]_n，求该聚铁样品中铁元素的质量分数[Mr (BaSO₄) =233、Mr (Fe) =56]。（写出计算过程，结果保留4位有效数字）。

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铝用途广泛，用铝土矿(主要成分为Al2O3·nH2O、少量SiO2和Fe2O3)制取Al有如下途径：

（1）滤液A可用于净水，其净水原理用离子方程式表示为_________________。

（2）灼烧时盛放药品的仪器名称是______________

（3）步骤Ⅴ中发生反应的化学方程式是________________________。

（4）步骤Ⅲ中生成固体C的离子反应方程式为__________________________。

（5）取滤液B 100 mL，加入1 mol/L盐酸200 mL，沉淀量达到最大且质量为11.7 g。则滤液B中c(Al O2-)=_____________。（4分）

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