Question

硫酸工業(yè)廢渣的成分為Fe₂O₃、SiO₂、Al₂O₃、MgO．以下是從硫酸工業(yè)廢渣中分離提取所需元素的流程．

已知：常溫下，部分陽離子以氫氧化物形式沉淀時溶液的pH和K_sp如下．

陽離子	Fe3+	Al3+	Mg2+
開始沉淀時的pH	1.9	3.7	9.6
沉淀完全時的pH	3.2	5.2	12.6
氫氧化物的Ksp	4.0×10-38	1.8×10-11	5.6×10-12

請回答下列問題：
（1）固體A的名稱是

 

．
（2）實驗室用11.9mol/L的濃鹽酸配置250mL 3.0mol/L的稀鹽酸，所用的玻璃儀器除燒杯、玻璃棒、量筒（或移液管）和膠頭滴管外，還需要的一種儀器是

 

．
（3）寫出流程圖中，由溶液B生成沉淀C反應(yīng)的離子方程式

 

．
（4）從溶液D到固體E過程中需要控制溶液pH=13，如果pH過小，可能導(dǎo)致的結(jié)果是

 

．（任寫1點）
（5）溶液F中Mg²⁺離子的濃度是

 

mol/L．
（6）H溶液中酸式鹽的物質(zhì)的量是a mol，請計算加入NaOH的質(zhì)量為

 

g．

Answer 1

考點：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用,物質(zhì)的分離、提純的基本方法選擇與應(yīng)用

專題：

分析：由流程可知，硫酸渣的成分為SiO₂、Fe₂O₃、Al₂O₃、MgO，當(dāng)向硫酸渣中加過量鹽酸時，二氧化硅和鹽酸不反應(yīng)，則固體A是二氧化硅，F(xiàn)e₂O₃、Al₂O₃、MgO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中加試劑MgO并調(diào)節(jié)溶液的pH值為3.7，結(jié)合題意溶液pH=3.7時Fe³⁺已經(jīng)沉淀完全，固體C是氫氧化鐵；向溶液D中加入試劑NaOH并調(diào)節(jié)溶液的pH值為13，溶液呈強堿性溶液，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NaAlO₂和NaCl，向F溶液中通入過量二氧化碳氣體，NaAlO₂和二氧化碳反應(yīng)生成Al（OH）₃沉淀，所以G是Al（OH）₃，H為NaHCO₃，以此來解答．

解答： 解：由流程可知，硫酸渣的成分為SiO₂、Fe₂O₃、Al₂O₃、MgO，當(dāng)向硫酸渣中加過量鹽酸時，二氧化硅和鹽酸不反應(yīng)，則固體A是二氧化硅，F(xiàn)e₂O₃、Al₂O₃、MgO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中加試劑MgO并調(diào)節(jié)溶液的pH值為3.7，結(jié)合題意溶液pH=3.7時Fe³⁺已經(jīng)沉淀完全，固體C是氫氧化鐵；向溶液D中加入試劑①并調(diào)節(jié)溶液的pH值為13，溶液呈強堿性溶液，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NaAlO₂和NaCl，向F溶液中通入過量二氧化碳氣體，NaAlO₂和二氧化碳反應(yīng)生成Al（OH）₃沉淀，所以G是Al（OH）₃，H為NaHCO₃，
（1）由上述分析可知，A是二氧化硅，故答案為：二氧化硅；
（2）實驗室用11.9mol/L的濃鹽酸配制250mL3.0mol/L的稀鹽酸，在燒杯中稀釋冷卻轉(zhuǎn)移到250mL容量瓶中，然后定容，則所用的玻璃儀器除燒杯、玻璃棒、膠頭滴管和量筒外，還需要250mL容量瓶；
故答案為：250mL容量瓶；
（3）由上述分析可知，由溶液B生成沉淀C反應(yīng)的離子方程式為3H₂O+3MgO+2Fe³⁺=2Fe（OH）₃↓+3Mg²⁺，故答案為：3H₂O+3MgO+2Fe³⁺=2Fe（OH）₃↓+3Mg²⁺；
（4）在強堿性條件下，鋁元素以偏鋁酸根離子存在，鎂元素以氫氧化鎂存在，當(dāng)溶液的pH=13時，溶液呈強堿性，如果pH過小，可能導(dǎo)致的后果是鎂離子沉淀不完全或氫氧化鋁溶解不完全等，
故答案為：鎂離子沉淀不完全或氫氧化鋁溶解不完全等；
（5）c（Mg²⁺）=

Ksp

c2(OH-)

=

5.6×10-12

(0.1)2

=5.6×10^-10 mol/L，故答案為：5.6×10^-10 mol/L；
（6）由NaAlO₂+CO₂+H₂O=Al（OH）₃↓+NaHCO₃及Na元素守恒可知，H溶液中酸式鹽的物質(zhì)的量是a mol，則NaOH的物質(zhì)的量為amol，其質(zhì)量為40g/mol×amol=40ag，
故答案為：40a．

點評：本題考查混合物分離提純的綜合應(yīng)用，為高頻考點，涉及流程分析、溶液配制、離子反應(yīng)、計算等，把握流程分析及發(fā)生的反應(yīng)為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與實驗?zāi)芰Φ目疾椋�綜合性較強，題目難度中等．