Question

B．聚合氯化鋁（PAC）可以看成是AlCl₃水解成為Al（OH）₃的中間產物，其化學通式為[Al₂（OH）_nCl_6-n]m（m≤10，n=3～5）．若式中，n接近于6或等于6，則可稱為鋁溶膠．聚合氯化鋁是一種無機高分子混凝劑．某合作學習小組的同學在查閱文獻資料后擬用不同的方法制備聚合氯化鋁．
（1）甲組用凝膠-溶膠法，它們用結晶氫氧化鋁、燒堿、CO₂及鹽酸為試劑生產，其中涉及的氫氧化鋁與燒堿反應的化學方程式為：

 

．
（2）乙組采用不足量酸溶法，原料主要是鋁加工的下腳料鋁屑、鋁灰和鋁渣等，反應原理為：2Al+（6-n）HCl+nH₂O=Al₂（OH）_nCl_6-n+3H₂↑．該制備方法工藝簡單、成本低，利用本身是放熱反應，故不需要加熱，可能缺點有：

 

（列舉一條）．
（3）丙組擬用高嶺土（Al₂O₃?2SiO₂?2H₂O）等為原料，經焙燒、鹽酸浸取、聚合、熟化、蒸發、干燥等步驟得到固體PAC．其中液體PAC蒸發時，適宜在110℃左右，你認為適宜的加熱方法是

 

．
（4）丁組同學對甲、乙、丙組同學制得的樣品進行定性實驗，請你補充下列實驗報告

實驗序號	實驗步驟	實驗現象	結論
①	用激光筆照射甲組制得的PAC溶液	光亮的通路
②	取乙組制得的樣品少許加入鋁試劑阿羅明拿	變成玫瑰紅色
③	取丙組樣品少許，溶于適量的水制得的淡黃色透明液體中加入氟化銨

（5）戊組同學對丙組固體樣品請質檢部門用²⁷Al-NMR測試，其中的分散質主要是：Al₁₃O₄（OH）₂₄Cl₇，屬于優質產品．他們另取樣品mg少許放在坩堝中充分加熱并灼燒，最終得到的固體產物為：

 

，若得到固體ng，則制得的樣品中鋁的質量分數為

 

．

Answer 1

分析：（1）氫氧化鋁與氫氧化鈉反應生成偏鋁酸鈉和氫氣；
（2）根據制備鋁溶膠的原料和設備以及產物等角度進行分析解答；
（3）根據PAC的沸點進行解答；
（4）根據實驗步驟結合實驗現象進行分析解答；膠體具有丁達爾效應；阿羅明拿是三羧基金紅酸的銨鹽；AlF₆^3-配合物為無色；
（5）Al₁₃O₄（OH）₂₄Cl₇，取樣品mg少許放在坩堝中充分加熱并灼燒，最終得到的固體產物為氧化鋁；根據鋁原子守恒求解樣品中鋁的質量分數；

解答：解：（1）氫氧化鋁與氫氧化鈉反應生成偏鋁酸鈉和氫氣，反應的化學方程式為Al（OH）₃+NaOH═NaAlO₂+2H₂O，
故答案為：Al（OH）₃+NaOH═NaAlO₂+2H₂O；
（2）乙組采用不足量酸溶法，原料主要是鋁加工的下腳料鋁屑、鋁灰和鋁渣等，由于這些含鋁的原料含有大量雜質，所以產品質量較差，可能含重金屬化合物，產品純度低，生產設備一般為金屬材料，所以在強酸性條件進行，對設備的腐蝕性大，該生產有有三廢產生，
故答案為：產品純度低，可能含重金屬化合物，產品質量較差；有三廢產生；均在強酸性條件進行，對設備的腐蝕性大；
（3）液體PAC蒸發時，適宜在110℃左右，不能用水浴，所以適宜的加熱方法為用油浴加熱，用溫度計顯色油浴溫度，
故答案為：用油浴加熱，用溫度計顯色油浴溫度；
（4）①膠體具有丁達爾效應：當光束通過膠體時，從側面觀察到一條光亮的“通路”，用激光筆照射甲組制得的PAC溶液，有光亮的通路，說明PAC溶液為膠體，即[Al₂（OH）_nCl_6-n]m中n接近6或等于6（或成為鋁溶膠），
故答案為：[Al₂（OH）_nCl_6-n]m中n接近6或等于6（或成為鋁溶膠）；
②鑒別鋁離子的存在利用鋁試劑阿羅明拿與Al³⁺成玫瑰紅色進行鑒別，取乙組制得的樣品少許加入鋁試劑阿羅明拿變成玫瑰紅色，說明含有Al³⁺，
故答案為：含有Al³⁺，
③取丙組樣品少許，溶于適量的水制得的淡黃色透明液體中加入氟化銨，溶液轉變為無色，因AlF₆^3-配合物為無色，所以說明由羥基配合物轉變為AlF₆^3-配合物，
故答案為：由羥基配合物轉變為AlF₆^3-配合物；
（5）Al₁₃O₄（OH）₂₄Cl₇，取樣品mg少許放在坩堝中充分加熱并灼燒，最終得到的固體產物為氧化鋁；若得到氧化鋁固體ng，則氧化鋁的物質的量為n=

m

M

=

ng

102g/mol

，鋁的質量為

ng

102g/mol

×2×27g/mol=

9n

17

g，則制得的樣品中鋁的質量分數為

9n

17m

×100%，
故答案為：Al₂O₃；

9n

17m

×100%；

點評：本題主要考查了聚合氯化鋁，掌握鋁的化合物的性質結合實驗步驟是解答本題的關鍵，（5）根據鋁原子守恒解答是常用方法，題目難度中等．