Question

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(biāo)，當(dāng)?shù)卣�府積極展開治污工作．聚合氯化鋁可以將離子狀態(tài)的鎘固化，這是當(dāng)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(yè)代號PAC）是一種新型、高效絮凝劑和凈水劑．
以煤矸石為原料，采用鋁鹽水解絮凝法，制得聚合氯化鋁的工藝流程如圖1：

回答下列相關(guān)問題：
（1）向反應(yīng)器中加入混合液（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(yè)上制取粗硅，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式

 

．
（3）流程中殘渣2的主要成分是

 

，確認(rèn)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(zhì)中的

 

．
（5）常溫下以溶液pH為橫坐標(biāo)，Cd²⁺的除去率為縱坐標(biāo)，實驗結(jié)果如圖所示，由圖2可知，Cd²⁺的除去率最高時，溶液的c（OH^-）=

 

．

Answer 1

分析：（1）氧化鋁和鐵的氧化物能和酸反應(yīng)生成可溶性的鹽；
（2）高溫下，碳和二氧化硅發(fā)生置換反應(yīng)；
（3）鐵離子和氫氧根離子反應(yīng)生成難溶性的氫氧化鐵；鐵離子能和硫氰根離子反應(yīng)生成血紅色溶液；
（4）膠體能產(chǎn)生丁達(dá)爾效應(yīng)；
（5）c（OH^-）=

KW

c(H+)

．

解答：解：（1）煤矸石中的Al₂O₃及鐵的氧化物能和酸反應(yīng)生成可溶性的鹽，二氧化硅屬于酸性氧化物，和一般的酸不反應(yīng)，所以能用酸將氧化鋁、鐵的氧化物與二氧化硅分開，采用過濾的方法除去二氧化硅，
故答案為：將煤矸石中的Al₂O₃及鐵的氧化物轉(zhuǎn)化為鹽，與SiO₂分離；
（2）高溫下，碳和二氧化硅發(fā)生置換反應(yīng)硅和一氧化碳，反應(yīng)方程式為SiO₂+2C

高溫  .

Si+2CO↑，
故答案為：SiO₂+2C

高溫  .

Si+2CO↑；
（3）鐵離子和氫氧根離子反應(yīng)生成氫氧化鐵沉淀，所以殘渣2是Fe（OH）₃，鐵離子和硫氰根離子反應(yīng)生成絡(luò)合物而使其溶液呈血紅色，所以可以用硫氰化鉀溶液檢驗鐵離子，
故答案為：Fe（OH）₃；取試樣加入稀硫酸溶解，再加入KSCN溶液；
（4）膠體能產(chǎn)生丁達(dá)爾效應(yīng)，所以確定已生成氫氧化鋁膠體的方法可利用膠體性質(zhì)中的丁達(dá)爾效應(yīng)，
故答案為：丁達(dá)爾效應(yīng)（或丁達(dá)爾現(xiàn)象）；
（5）根據(jù)圖象知，當(dāng)pH=9時，Cd²⁺的除去率最高，溶液中c（OH^-）=

KW

c(H+)

=

10-14

10-9

mol/L=1×10^-5 mol/L，
故答案為：1×10^-5 mol/L．

點評：本題考查了實驗制備方案的設(shè)計，涉及離子的檢驗、pH的計算、物質(zhì)的分離等知識點，鐵離子的檢驗是學(xué)習(xí)重點，注意高溫下，碳和二氧化硅反應(yīng)生成一氧化碳而不是二氧化碳，為易錯點．