Question

（10分）硫酸工業(yè)中廢渣稱為硫酸渣，其成分為SiO₂、Fe₂O₃、Al₂O₃、MgO。某探究性學習小組的同學設計以下方案，進行硫酸渣中金屬元素的提取實驗。
已知：①Fe³⁺、Al³⁺和Mg²⁺以氫氧化物形式完全沉淀時，溶液的pH分別為3.2、5.2和12.4；Al(OH)₃完全溶解的pH為11.8。②常溫下，飽和氨水的pH約為11。
請回答：（1）寫出A與氫氧化鈉溶液反應的化學方程式：                                。
（2）上述流程中試劑②應該是           （填以下字母編號）。

A．氫氧化鈉

B．氧化鋁

C．氨水

D．水

（3）溶液D到固體E過程中需要控制溶液pH=13，如果pH過小，可能導致的后果是
                                                                    。
（4）計算溶液F中c(Mg²⁺)＝             （ 25℃時，氫氧化鎂的Ksp=5.6×10^-12）。
（5）工業(yè)生產中將固體C灼燒后的產物與KNO₃、KOH固體加熱共熔制備凈水劑K₂FeO₄，同時獲得一種亞硝酸鹽，請寫出制得K₂FeO₄的化學方程式：                                    。

Answer 1

（共10分，每空2分）
（1）SiO₂+2NaOH＝Na₂SiO₃+H₂O （反應物、產物寫錯0分；沒配平，扣1分）
（2）A（多選0分）
（3）鎂離子沉淀不完全及氫氧化鋁溶解不完全（1個點1分）
（4）5.6× 10^–10 mol/L（單位1分）
（5）Fe₂O₃+3KNO₃+4KOH2K₂FeO₄+3KNO₂+2H₂O（物質寫錯0分；沒配平、沒條件扣1分）

解析試題分析：（1）混合物中和鹽酸不反應的是二氧化硅，即固體A是二氧化硅。二氧化硅是酸性氧化物，則二氧化硅和氫氧化鈉溶液反應的化學方程式是SiO₂+2NaOH＝Na₂SiO₃+H₂O。
（2）溶液B中含有鐵離子、鋁離子和鎂離子，所以根據氫氧化物沉淀時的pH可知，如果控制pH＝3.7，析出的沉淀是氫氧化鐵，即固體C是氫氧化鐵。溶液B中含有鋁離子和鎂離子，則氫氧化物沉淀時的pH和氫氧化鋁溶解時的pH可知，E時氫氧化鎂，F是偏鋁酸鹽，所以試劑②是氫氧化鈉，答案選A。
（3）如果pH過小，則會導致鎂離子沉淀不完全及氫氧化鋁溶解不完全，所以應該可知pH＝13。
（4）由于溶液中OH^－的濃度是0.1mol/L，所以根據氫氧化鎂的溶度積常數可知，溶液中鎂離子的濃度是。
（5）氫氧化鐵分解生成氧化鐵，所以根據原子守恒可知，制備高鐵酸鉀的化學方程式是Fe₂O₃+3KNO₃+4KOH2K₂FeO₄+3KNO₂+2H₂O。
考點：考查物質的分離和提純、溶度積常數的有關計算以及高鐵酸鉀制備的方程式書寫
點評：該題是高考中的常見題型，試題難度較大，對學生的要求高。本題關鍵是明確反應的原理，理解所給的信息，然后靈活運用即可。該題有利于學生的邏輯思維能力和靈活應變能力，有利于提高學生分析問題、解決問題的能力。該題綜合性強，學生不易得分。