Question

硫酸工業(yè)中廢渣的成分為SiO₂、Fe₂O₃、Al₂O₃、MgO． 某探究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)設(shè)計(jì)以下實(shí)驗(yàn)方案，將硫酸渣中金屬元素轉(zhuǎn)化為氫氧化物沉淀分離開來．

已知常溫下，部分陽離子以氫氧化物形式沉淀時(shí)溶液的pH如下：

陽離子	Fe3+	Al3+	Mg2+
開始沉淀時(shí)的pH	1.9	3.7	9.6
沉淀完全時(shí)的pH	3.2	5.2	11.0

（1）工業(yè)上用固體A作原料制取粗硅的化學(xué)方程式為

 

．
（2）實(shí)驗(yàn)室用11.9mol/L的濃鹽酸配制250mL3.0mol/L的稀鹽酸，所用的玻璃儀器除燒杯、玻璃棒和量筒外，還需要

 

．
（3）上述流程中的試劑Y最好選用下列中的

 

（選填字母編號(hào)）．
A．水    B．氧化鎂   C．氨水    D．氫氧化鈉
（4）寫出反應(yīng)F→H的離子方程式

 

．
（5）溶液H顯堿性，原因是

 

（用離子方程式和必要的文字說明）．
（6）實(shí)驗(yàn)室可用大理石和稀鹽酸反應(yīng)制取上述流程中所需的CO₂，儀器如下，裝置A產(chǎn)生CO₂，按氣流方向連接各儀器接口，順序?yàn)閍→

 

，裝置C中應(yīng) 盛放的試劑為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：金屬的回收與環(huán)境、資源保護(hù),鹽類水解的應(yīng)用,難溶電解質(zhì)的溶解平衡及沉淀轉(zhuǎn)化的本質(zhì),常見氣體制備原理及裝置選擇,配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液

專題：實(shí)驗(yàn)題

分析：（1）以粗硅的制取為背景，考查學(xué)生捕捉、獲取情境信息的能力，結(jié)合所學(xué)知識(shí)可知利用焦炭還原二氧化硅來制取粗硅．要求學(xué)生掌握硅的相關(guān)性質(zhì)，正確書寫焦炭與二氧化硅反應(yīng)的方程式；
（2）掌握一定物質(zhì)的量濃度溶液的配制實(shí)驗(yàn)．考查一定物質(zhì)的量濃度溶液的配制所需儀器的選擇，除題中所給儀器外，還需250mL容量瓶和膠頭滴管；
（3）依據(jù)陽離子Mg²⁺以氫氧化物形式沉淀所需試劑的選擇，根據(jù)題給信息和流程可知應(yīng)該先用氫氧化鈉液將Mg²⁺轉(zhuǎn)化成氫氧化鎂沉淀析出同時(shí)將Al³⁺轉(zhuǎn)化成AlO₂^-；
（4）AlO₂^-與CO₂ 反應(yīng)離子方程式的書寫，清楚過量CO₂反應(yīng)的產(chǎn)物為碳酸氫鹽，正確書寫離子方程式；
（5）依據(jù)NaHCO₃溶液顯堿性的原因分析，溶液中存在水解平衡，也存在電離平衡，NaHCO₃溶液之所以顯堿性是因?yàn)镠CO₃^-水解程度大于電離程度；
（6）依據(jù)CO₂氣體的實(shí)驗(yàn)室制備、除雜、收集方法．學(xué)生需根據(jù)實(shí)驗(yàn)室制備CO₂的原理將所給儀器進(jìn)行合理地組裝．利用大理石和稀鹽酸本來反應(yīng)得到的CO₂氣體中會(huì)混有HCl氣體氣質(zhì)，應(yīng)通過盛有飽和NaHCO₃溶液的洗氣瓶來除去；CO₂氣體密度大于空氣，應(yīng)采用向上排空氣法集．

解答： 解：（1）以粗硅的制取為背景，考查學(xué)生捕捉、獲取情境信息的能力，結(jié)合所學(xué)知識(shí)可知利用焦炭還原二氧化硅來制取粗硅．要求學(xué)生掌握硅的相關(guān)性質(zhì)，正確書寫焦炭與二氧化硅反應(yīng)的方程式為：2C+SiO₂

高溫  .

Si+2CO↑；
故答案為：2C+SiO₂

高溫  .

Si+2CO↑；
（2）實(shí)驗(yàn)室用11.9mol/L的濃鹽酸配制250mL3.0mol/L的稀鹽酸，要求掌握一定物質(zhì)的量濃度溶液的配制實(shí)驗(yàn)．所用的玻璃儀器除燒杯、玻璃棒和量筒外，還需要250mL容量瓶和膠頭滴管；
故答案為：250mL容量瓶、膠頭滴管；
（3）陽離子Mg²⁺以氫氧化物形式沉淀所需試劑，根據(jù)題給信息和流程可知應(yīng)該先用氫氧化鈉溶液將Mg²⁺轉(zhuǎn)化成氫氧化鎂沉淀析出同時(shí)將Al³⁺轉(zhuǎn)化成AlO₂^-溶液；
故答案為：D；
（4）F→H的反應(yīng)是AlO₂^-與CO₂ 反應(yīng)，過量CO₂反應(yīng)的產(chǎn)物為碳酸氫鹽，反應(yīng)的離子方程式：AlO₂^-+2H₂O+CO₂=Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
故答案為：AlO₂^-+2H₂O+CO₂=Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
（5）溶液H為NaHCO₃溶液，顯堿性的原因是因?yàn)榇嬖谒�解平衡，也存在電離平衡，HCO₃^-?CO₃^2-+H⁺，HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-，NaHCO₃溶液之所以顯堿性是因?yàn)镠CO₃^-水解程度大于電離程度；
故答案為：HCO₃^-?CO₃^2-+H⁺，HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-，HCO₃^-的水解程度大于電離程度；
（6）利用大理石和稀鹽酸反應(yīng)得到的CO₂氣體中會(huì)混有HCl氣體氣質(zhì)，應(yīng)通過盛有飽和NaHCO₃溶液的洗氣瓶來除去；CO₂氣體密度大于空氣，應(yīng)采用向上排空氣法集，實(shí)驗(yàn)室可用大理石和稀鹽酸反應(yīng)制取上述流程中所需的CO₂，儀器如下，裝置A產(chǎn)生CO₂，按氣流方向連接各儀器接口，順序?yàn)閍→d→e→c→b；
故答案為：d→e→c→b；飽和NaHCO₃溶液．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了溶液配制實(shí)驗(yàn)過程和儀器選擇，鹽類水解應(yīng)用，掌握物質(zhì)性質(zhì)和實(shí)驗(yàn)流程分析是解題關(guān)鍵，題目難度中等．