Question

某工業(yè)廢渣的主要成分為SiO₂、Fe₂O₃、Al₂O₃、MgO．現(xiàn)根據(jù)下列方案對其進(jìn)行處理以回收廢渣中的金屬元素．
 回答下列問題．

（1）固體A的化學(xué)式為

 

． 
（2）反應(yīng)a的化學(xué)反應(yīng)方程式為

 

． 
（3）25℃時，溶液中金屬離子的物質(zhì)的量濃度與溶液pH的關(guān)系如圖1所示：
①調(diào)節(jié)pH（Ⅰ）的pH為

 

； ②溶液D加入氫氧化鈉溶液的同時調(diào)節(jié)pH（Ⅱ）所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為

 

； ③從圖2中數(shù)據(jù)計(jì)算可得Mg（OH）₂的溶度積K_sp[Mg（OH）₂]約為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)："三廢"處理與環(huán)境保護(hù)

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：先判斷各物質(zhì)的組成，在根據(jù)題目要求分析該題．
廢渣的成分為SiO₂、Fe₂O₃、Al₂O₃、MgO，當(dāng)加過量鹽酸時，二氧化硅和鹽酸不反應(yīng)，所以固體A是二氧化硅，氧化鐵、氧化鋁、氧化鎂和鹽酸反應(yīng)，所以溶液B的溶質(zhì)是氯化鎂、氯化鐵、氯化鋁、鹽酸；向溶液B中加氫氧化鈉溶液并調(diào)節(jié)溶液的PH值，結(jié)合題意溶液pH=3.7時Fe³⁺已經(jīng)沉淀完全知，固體C是氫氧化鐵；向溶液D中加入氫氧化鈉溶液并調(diào)節(jié)溶液的PH值為10.8，溶液呈強(qiáng)堿性溶液，鋁元素在溶液中以偏鋁酸根離子存在，鎂離子和氫氧根離子生成氫氧化鎂沉淀，所以固體E是氫氧化鎂；溶液F的溶質(zhì)含有偏鋁酸鈉和氯化鈉，向F溶液中通入過量二氧化碳?xì)怏w，偏鋁酸鈉和二氧化碳反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀，所以G是氫氧化鋁，據(jù)此分析．

解答： 解：廢渣的成分為SiO₂、Fe₂O₃、Al₂O₃、MgO，當(dāng)加過量鹽酸時，二氧化硅和鹽酸不反應(yīng)，所以固體A是二氧化硅，氧化鐵、氧化鋁、氧化鎂和鹽酸反應(yīng)，所以溶液B的溶質(zhì)是氯化鎂、氯化鐵、氯化鋁、鹽酸；向溶液B中加氫氧化鈉溶液并調(diào)節(jié)溶液的PH值，結(jié)合題意溶液pH=3.7時Fe³⁺已經(jīng)沉淀完全知，固體C是氫氧化鐵；向溶液D中加入氫氧化鈉溶液并調(diào)節(jié)溶液的PH值為10.8，溶液呈強(qiáng)堿性溶液，鋁元素在溶液中以偏鋁酸根離子存在，鎂離子和氫氧根離子生成氫氧化鎂沉淀，所以固體E是氫氧化鎂；溶液F的溶質(zhì)含有偏鋁酸鈉和氯化鈉，向F溶液中通入過量二氧化碳?xì)怏w，偏鋁酸鈉和二氧化碳反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀，所以G是氫氧化鋁，
（1）通過以上分析知，A是二氧化硅，化學(xué)式為SiO₂，故答案為：SiO₂；
（2）通過以上分析知，反應(yīng)a為偏鋁酸鈉和過量二氧化碳能反應(yīng)生成氫氧化鋁和碳酸氫鈉，反應(yīng)方程式為 NaAlO₂+CO₂+H₂O=Al（OH）₃↓+NaHCO₃．
故答案為：NaAlO₂+CO₂+H₂O=Al（OH）₃↓+NaHCO₃；
（3）通過以上分析知，pH=3.7時Fe³⁺已經(jīng)沉淀完全，所以調(diào)節(jié)pH（Ⅰ）的pH為3.7；向溶液D中加入氫氧化鈉溶液并調(diào)節(jié)溶液的PH值為10.8，溶液呈強(qiáng)堿性溶液，鋁元素在溶液中以偏鋁酸根離子存在，鎂離子和氫氧根離子生成氫氧化鎂沉淀，所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Al³⁺+4OH^-═AlO₂^-+2H₂O，Mg²⁺+2OH^-═Mg（OH）₂↓；由圖象c（Mg²⁺）=10^-5mol/L時PH值為10.8，所以KsKsp=c（Mg²⁺）×c²（OH）^-=10^-5×（

10 -14

10 -10.8

）²=10^-11.4；
故答案為：3.7；Al³⁺+4OH^-═AlO₂^-+2H₂O，Mg²⁺+2OH^-═Mg（OH）₂↓；10^-11.4．

點(diǎn)評：本題考查了物質(zhì)的分離、提純的方法選擇及應(yīng)用，難度不大，明確各物質(zhì)的性質(zhì)是解本題的關(guān)鍵．