Question

[2012·漳州質檢]（12分）2012年1月，廣西河池龍江河段檢測出重金屬鎘離子（Cd²⁺）含量超標，當地政府積極展開治污工作。聚合氯化鋁可以將離子狀態的鎘固化，這是當前可采取治理鎘污染的最有效方法。

已知：①煤矸石是煤礦在洗煤和選煤過程中大量排出的固體廢棄物，煤矸石主要含Al₂O₃、SiO₂及鐵的氧化物。

②聚合氯化鋁（[Al₂(OH)_nCl_6-n]_m(1≤n≤5，m≤10)，商業代號PAC）是一種新型、高效絮凝劑和凈水劑。

以煤矸石為原料，采用鋁鹽水解絮凝劑，制得聚合氯化鋁的工藝流程如下：

回答下列相關問題：

（1）向反應器中加入混合酸（20%的硫酸和鹽酸）酸浸，其目的是                  。

（2）流程中殘渣1可用于工業上制取粗硅，寫出該反應的化學方程式                  。

（3）流程中殘渣2的主要成分是          ，確認該成分中陽離子的方法是             。

（4）聚合氯化鋁除鎘的原理是生成了氫氧化鋁膠體吸附鎘離子，確定已生成氫氧化鋁膠體的方法可利用膠體性質中的                。

常溫下以溶液pH為橫坐標，Cd²⁺離子的除去率為縱坐標，實驗結果如圖所示，由圖可知，Cd²⁺離子的除去率最高時，溶液的c(OH^-)=             。

 

Answer 1

【答案】

（12分）（1）將煤矸石中的Al₂O₃、鐵的氧化物轉化為鹽，與SiO₂分離（或其它合理答案）

（2）SiO₂＋2C Si＋2CO↑

（3）Fe(OH)₃   取試樣加入稀硫酸溶解，再加入KSCN溶液

（4）丁達爾效應（或丁達爾現象）

（5）1×10^－5mol/L

【解析】（1）煤矸石中Al₂O₃、鐵的氧化物能與酸反應生成溶于水的鹽，而SiO₂與酸不反應，因此，酸浸的目的是將煤矸石中的Al₂O₃、鐵的氧化物轉化為鹽，從而與SiO₂分離。

（2）殘渣1是SiO₂，由SiO₂制取粗硅的化學方程式為SiO₂＋2C Si＋2CO↑。

（3）殘渣2的主要成分為Fe(OH)₃，檢驗Fe(OH)₃中的Fe³⁺時先用酸溶解，然后向所得的溶液中加入KSCN溶液。

（4）檢驗膠體最簡單的方法是利用膠體性質中的丁達爾效應。

（5）Cd²⁺離子除去率最高時的pH為9，所以溶液的c(OH^－)＝1×10^－5mol/L。