煤矸石是采煤和洗煤时的废弃物，其主要成分是Al2O3、SiO2，另外还含有数量不等的Fe2...

煤矸石是采煤和洗煤时的废弃物，其主要成分是Al2O3、SiO2，另外还含有数量不等的Fe2O3、CaO、MgO、Na2O、K2O、P2O5、SO3和微量稀有元素（如Ga等）。下列关于煤矸石的说法正确的是

A．可用于生产矸石水泥、耐火砖等建筑材料

B．煤矸石中的金属氧化物均为碱性氧化物

C．P2O5和SO3对应水化物的酸性较强的是 H3PO4

D．铝比镓活泼，能电解GaCl3水溶液制备镓单质

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（15分）洗煤和选煤过程中排出的煤矸石（主要含Al2O3、SiO2及Fe2O3）会占用大片土地，造成环境污染。某课题组利用煤矸石制备聚合氯化铝流程如下：

已知：聚合氯化铝（[Al2(OH)nCl6-n]m（1≤n≤5，m≤10），商业代号PAC）是一种新型、高效絮凝剂和净水剂。

（1）酸浸的目的是___________________________；实验需要 的500mL3．0 mol·L-1的盐酸，配制时所需要的玻璃仪器除量筒、烧杯、玻璃棒外还有______________________。

（2）若m=n=2，则生成PAC的化学方程式是_______________________________________。

（3）从含PAC的稀溶液中获得PAC固体的实验操作方法是_______、_________、_________。

（4）为了分析残渣2中铁元素的含量，某同学称取5．000g残渣2，先将其预处理使铁元素还原为Fe2+，并在容量瓶中配制成100mL溶液；然后移取25．00mL试样溶液，用1．000×10-2 mol·L-1KMnO4标准溶液滴定，消耗标准溶液20．00mL。已知反应式为Fe2++MnO4－+H+—Fe3++Mn2++H2O（未配平）。判断滴定终点的依据是_______________________；残渣2中铁元素的质量分数为________________。

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洗煤和选煤过程中排出的煤矸石（主要含Al2O3、SiO2及Fe2O3）会占用大片土地，造成环境污染。某课题组利用煤矸石制备聚合氯化铝流程如下：

已知：聚合氯化铝（[Al2(OH)nCl6-n]m（1≤n≤5，m≤10），商业代号PAC）是一种新型、高效絮凝剂和净水剂。

（1）酸浸的目的是___________________________；实验需要的500mL3.0 mol·L-1的盐酸，配制时所需要的玻璃仪器除量筒、烧杯、玻璃棒外还有______________________。

（2）若m=n=2，则生成PAC的化学方程式是_____________________。

（3）从含PAC的稀溶液中获得PAC固体的实验操作方法是_______、_________、_________。

（4）为了分析残渣2中铁元素的含量，某同学称取5.000g残渣2，先将其预处理使铁元素还原为Fe2+，并在容量瓶中配制成100mL溶液；然后移取25.00mL试样溶液，用1.000×10-2mol·L-1KMnO4标准溶液滴定，消耗标准溶液20.00mL。已知反应式为Fe2++MnO4－+H+—Fe3++Mn2++H2O（未配平）。判断滴定终点的依据是_______________________；残渣2中铁元素的质量分数为________________。

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洗煤和选煤过程中排出的煤矸石（主要含Al2O3、SiO2及Fe2O3）会占用大片土地，造成环境污染。某课题组利用煤矸石制备聚合氯化铝流程如下：

已知：聚合氯化铝（[Al2(OH)nCl6-n]m（1≤n≤5，m≤10），商业代号PAC）是一种新型、高效絮凝剂和净水剂。

（1）酸浸的目的是___________________________；实验需要的500mL3.0 mol·L-1的盐酸，配制时所需要的玻璃仪器除量筒、烧杯、玻璃棒外还有______________________。

（2）若m=n=2，则生成PAC的化学方程式是_____________________。

（3）从含PAC的稀溶液中获得PAC固体的实验操作方法是_______、_________、_________。

（4）为了分析残渣2中铁元素的含量，某同学称取5.000g残渣2，先将其预处理使铁元素还原为Fe2+，并在容量瓶中配制成100mL溶液；然后移取25.00mL试样溶液，用1.000×10-2mol·L-1KMnO4标准溶液滴定，消耗标准溶液20.00mL。已知反应式为Fe2++MnO4－+H+—Fe3++Mn2++H2O（未配平）。判断滴定终点的依据是_______________________；残渣2中铁元素的质量分数为________________。

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（15分）Fe2O3俗称氧化铁红，常用作油漆着色剂。工业以煤矸石（主要成分：SiO2 49.5%；Fe2O3 20.6%；Al2O318.9%，以及MgO、FeO等其他杂质）制备并研究氧化铁红的应用。

（一）制备氧化铁红

1．预处理：将煤矸石粉碎，在350℃下焙烧2小时。

2．加酸溶【解析】
将预处理后的煤矸石溶于质量分数为15%过量的硫酸溶液中，过滤。在滤液中加入的H2O2。

3．调节pH：在上述滤液中加1mol/LNaOH溶液调节溶液的pH，再过滤，得到滤渣。

4．产品处理：将滤渣进行水洗、烘干、煅烧、研磨、过筛得产品。

已知部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表

请回答下列问题：

（1）预处理时，将煤矸石焙烧2小时的目的是　　　　　　　　　　　　　　　 。

（2）酸浸操作中，过量H2SO4的作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

在实验室中进行该操作时，用到玻璃仪器有　　　　 、　　　　 。

（3）用NaOH溶液调节pH的最佳范围是　　　　 。若从第二次过滤的滤液中获取较纯净的硫酸镁晶体，应补充的操作是　　　　　　　　　　　　　　　　　　 、洗涤后，干燥即得。

（4）产品处理时，对滤渣水洗的操作是 　　　　　　　　　　　　　　　　 。

（二）分析与讨论：

（5）产品处理时，煅烧温度对产品的纯度有很大影响。已知温度对产物纯度的影响如图1所示，则煅烧时温度最好控制在　　　　 ℃。

（6）吸油量是反映氧化铁红表面性质的重要指标。吸油量大，说明氧化铁红表面积较大，则用在油漆中会造成油漆假稠，影响质量。不同浓度的两种碱溶液对产物吸油量影响如图2所示，则上述生产中在调节溶液pH时，选用NaOH溶液而不选用氨水的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　 。

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（8分）某科研小组，用含有少量的CaO和Fe₂O₃的高岭土（主要成分：Al₂O₃·2SiO₂·2H₂O）来研制新型净水剂，其实验方案如下：将土样和纯碱混合均匀，加热熔融，冷却后用水浸取熔块，过滤弃去残渣，滤液用盐酸酸化，经过滤，分别得到沉淀和溶液，溶液即是净水剂。

（1）土样和纯碱混合均匀，加热熔融时，土样中的主要成分与纯碱反应的化学方程式为：

①________；②Al₂O₃＋Na₂CO₃2NaAlO₂＋CO₂↑。

（提示：NaAlO₂易溶于水并转化为Na[Al (OH)₄]）

（2）最后得到的沉淀物是________，生成沉淀的离子方程式为________。

（3）实验室中常备的坩埚有瓷坩埚，氧化铝坩埚和铁坩埚，本实验熔融土样时应选用________坩埚。

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某固体粉末样品中可能含有SiO2、Fe2O3、CaO、CuO、MgO、Na2O和炭粉等成分，为确认其中的组分，某同学设计并完成了如下实验：

A．从现象1和3可推断样品中有CaO，没有Na2O

B．从现象3可推断样品中有SiO2

C．从现象4和5可推断样品中有Fe2O3和MgO

D．从现象4和6可推断样品中有炭粉，无CuO

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用钒钛磁铁为原料冶炼铁，产生一种固体废料，主要成分如下表。

通过下列工艺流程可以实现元素Ti、Al、 Si的回收利用，并得到纳米二氧化钛和分子筛。

请回答下列问题：

(1)步骤①②③中进行分离操作的名称是_____________________。

(2)下列固体废料的成分中，不属于碱性氧化物的是___________________(填字母序号)。

a.TiO2　　　　 b.MgO　　　　 c.SiO2　　　　　 d.CaO

(3)熔融温度和钛的提取率关系如下图，适宜温度为500℃，理由__________________。

(4)滤液①中溶质的成分是_______________________。

(5)步骤②中发生反应的离子方程式是___________________________。

(6)将步骤③中制取分子筛的化学方程式补充完整：_______

□____+6Na2SiO3+8H2O=Na8Al6Si6O24(OH)2·2H2O+□

根据成分表中数据，计算10kg固体废料，理论上应再加入Na2SiO3物质的量的计算式是n(Na2SiO3)=______mol (摩尔质量/g/mol：SiO2 60　 Al2O3 102)。

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由黏土(主要成分Al2O3·2SiO2·2H2O，含少量Fe2O3、CaO、MgO等杂质)与磷肥生产的含氟废气生产冰晶石Na3AlF6的工艺流程如下：

请回答下列问题：

(1) 冰晶石在电解Al2O3制铝中的作用是______，需定期更换石墨______(填“阳”或“阴”)极。

(2) 不用98%硫酸进行“反应1”的可能原因是______。

A．不易发生离子反应，造成浸出率下降

B．反应速率太快太剧烈，造成了操作危险

C．产生较多酸性废液，也提高了原料成本

(3) 保持其他条件不变，反应1的铝浸出率在不同温度下随时间变化如图所示。“反应1”的最佳温度与时间分别是______℃、______min。

(4) “除杂”步骤产生的“滤渣”中含有BaSO4、CaSO4、S等难溶物，写出产生S的离子方程式______。

(5) 若按“黏土滤液溶液”来制备Al2(SO4)3·18H2O，该方案的原料利用率比原方案更______ (填“高”或“低”)。

(6) “反应2”所得“滤液”中含氟物质主要为______ (写化学式)。

(7) 已知Ka(HF)= 6.4×10-4，Al3++ 6F-AlF的K=1.0×1019，欲使平衡时c(AlF)/c(Al3+)≥10，且调节并维持滤液pH=5.5，则其中HF平衡浓度应不低于______mol/L(保留2位有效数字，100.5≈ 3.2)。

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