聚合氯化铝晶体是一种高效无机水处理剂，其化学式为[Al2（OH）nCl6-n•XH2O]m，它的制备原理是调节AlCl3溶液的pH，通过促进其水解而结晶析出．下图是一种工业制备聚合氯化铝晶

Question

聚合氯化铝晶体是一种高效无机水处理剂，其化学式为[Al ₂ （OH） _n Cl _6-n •XH ₂ O] _m ，它的制备原理是调节AlCl ₃ 溶液的pH，通过促进其水解而结晶析出．下图是一种工业制备聚合氯化铝晶体的工艺流程，制备原料主要是铝加工行业的废渣--铝灰，主要含Al ₂ O ₃ 、Al，另有SiO ₂ 等杂质．

（1）搅拌加热操作过程中发生反应的离子方程式______；______．
（2）生产过程中操作1和操作2的名称为______．
（3）反应中副产品A是______，生产过程中可循环使用的物质是______．（均用化学式表示）
（4）生产中要严格控制溶液中pH，过小，则氯化铝水解不完全，且m值偏小，产品产量质量会降低．而pH过大，产量也会降低，其原因是______．
（5）已知：2Al（s）+ (3)/(2) O ₂ （g）=Al ₂ O ₃ （s）；△H=-akJ•mol ^-1
3Fe（s）+2O ₂ （g）=Fe ₃ O ₄ （s）；△H=-bkJ•mol ^-1
写出Al和Fe ₃ O ₄ 发生铝热反应的热化学方程式，△H值用a、b表示．______．

Answer 1

（1）氧化铝与盐酸反应生成氯化铝和水，反应离子方程式为Al ₂ O ₃ +6H ⁺ =2Al ³⁺ +3H ₂ O，
铝与盐酸反应生成氯化铝与氢气，反应离子方程式为2Al+6H ⁺ =2Al ³⁺ +3H ₂ ↑．
故答案为：Al ₂ O ₃ +6H ⁺ =2Al ³⁺ +3H ₂ O；2Al+6H ⁺ =2Al ³⁺ +3H ₂ ↑；
（2）铝灰与过量的盐酸反应，过滤后收集滤液，加热浓缩至饱和，调pH值，稍静置，过滤收集滤渣．最终的这个滤渣就是我们要的晶体，所以生产过程中操作Ⅰ和Ⅱ的均为过滤．
故答案为：过滤；
（3）气体A为铝和盐酸反应生成的氢气，95°C加热的时候HCl会挥发，用水喷淋就可以吸收HCl，得到HCl（aq），可进行循环使用．
故答案为：H ₂ ，HCl；
（4）铝离子水解，Al ³⁺ +3H ₂ O⇌Al（OH） ₃ +3H ⁺ ，降低氢离子浓度促进铝离子水解，有利于聚合氯化铝晶体析出，pH更大时还可将其溶解为[Al（OH） ₄ ] ^- ；
故答案为：AlCl ₃ 完全水解为Al（OH） ₃ ，pH更大时还可将其溶解为[Al（OH） ₄ ] ^- ；
（5）①2Al（s）+ (3)/(2) O ₂ （g）=Al ₂ O ₃ （s）；△H=-akJ•mol ^-1
②3Fe（s）+2O ₂ （g）=Fe ₃ O ₄ （s）；△H=-bkJ•mol ^-1
依据盖斯定律计算①×4-②×3得到Al和Fe ₃ O ₄ 发生铝热反应的热化学方程式：8Al（s）+3Fe ₃ O ₄ （s）=4Al ₂ O ₃ （s）+9Fe（s）；△H=-4a+3bkJ•mol ^-1 ；
故答案为：8Al（s）+3Fe ₃ O ₄ （s）=4Al ₂ O ₃ （s）+9Fe（s）；△H=-4a+3bkJ•mol ^-1 ；