Question

4．硫酸渣是用黃鐵礦制造硫酸過(guò)程中排出的廢渣，主要化學(xué)成分為SiO₂：約45%，F(xiàn)e₂O₃：約40%，Al₂O₃：約10%，MgO：約5%．目前我國(guó)已經(jīng)在技術(shù)上取得突破--用硫酸渣煉鐵．
某學(xué)生探究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)設(shè)計(jì)了不同的方案，用化學(xué)基本知識(shí)進(jìn)行金屬元素的提取實(shí)驗(yàn)（已知25℃氫氧化鎂Ksp=5.6×10^-12；氫氧化鐵Ksp=3.5×10^-38；一水合氨電離常數(shù)K=1.8×10^-5，其飽和溶液中c （OH^-） 約為1×10^-3mol•L^-1）．

請(qǐng)回答：
（1）寫(xiě)出固體E的化學(xué)式：Mg（OH）₂．
（2）試劑①是A
A．氫氧化鈉    B．氧化鋁      C．氨水    D．水
（3）溶液H中溶質(zhì)的化學(xué)式：NaCl、NaHCO₃
（4）若要準(zhǔn)確測(cè)定溶液的pH是否達(dá)到3.7，下列物品中可供使用的是CD
A．石蕊試液    B．廣泛pH試紙  C．精密pH試紙  D．pH計(jì)
（5）要將固體C、固體E和固體G都轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的穩(wěn)定的氧化物，需進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)操灼燒．
（6）若不考慮溶液體積的變化，請(qǐng)計(jì)算溶液F中c（Mg²⁺）=5.6×10^-10mol•L^-1．

Answer 1

分析 硫酸渣的成分為SiO₂、Fe₂O₃、Al₂O₃、MgO，當(dāng)向硫酸渣中加過(guò)量鹽酸時(shí)，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（過(guò)量）；向溶液B中加試劑①并調(diào)節(jié)溶液的pH值為3.7，結(jié)合題意溶液pH=3.7時(shí)Fe³⁺已經(jīng)沉淀完全知，試劑①是能和氯化鐵反應(yīng)生成沉淀的物質(zhì)且和鋁離子反應(yīng)沒(méi)有沉淀生成，所以試劑①只能是強(qiáng)堿溶液，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(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(guò)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）固體E是氫氧化鎂；
（2）試劑①是強(qiáng)堿溶液；
（3）溶液F的溶質(zhì)含有偏鋁酸鈉和氯化鈉，通入過(guò)量的二氧化碳生碳酸氫鈉溶液；
（4）pH值精確到小數(shù)點(diǎn)后一位，測(cè)定較準(zhǔn)確；     
（5）難溶性堿加熱分解；
（6）根據(jù)氫氧化鎂Ksp=5.6×10^-12來(lái)計(jì)算．

解答 解：I．根據(jù)硫酸渣的成分為SiO₂、Fe₂O₃、Al₂O₃、MgO，當(dāng)向硫酸渣中加過(guò)量鹽酸時(shí)，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（過(guò)量）；向溶液B中加試劑①并調(diào)節(jié)溶液的pH值為3.7，結(jié)合題意溶液pH=3.7時(shí)Fe³⁺已經(jīng)沉淀完全知，試劑①是能和氯化鐵反應(yīng)生成沉淀的物質(zhì)且和鋁離子反應(yīng)沒(méi)有沉淀生成，所以試劑①只能是強(qiáng)堿溶液，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(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(guò)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）固體E是氫氧化鎂，故答案為：Mg（OH）₂；
（2）試劑①是強(qiáng)堿溶液，故選：A；     
（3）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(guò)量二氧化碳?xì)怏w，偏鋁酸鈉和二氧化碳反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀和碳酸氫鈉，故答案為：NaCl、NaHCO₃；
（4）因PH值精確到小數(shù)點(diǎn)后一位，而石蕊試液測(cè)得的PH值在一個(gè)范圍內(nèi)，廣泛pH試紙測(cè)得的PH值是一個(gè)整數(shù)，精密pH試紙、pH計(jì)均可準(zhǔn)確到小數(shù)點(diǎn)后一位，故選：CD；          
（5）固體C是氫氧化鐵，固體E是氫氧化鎂，固體G是氫氧化鋁，加熱均可分解得到對(duì)應(yīng)的氧化物，故答案為：灼燒； 
（6）因溶液的pH值為13，c（OH^-）=10^-1mol•L^-1，Ksp=c（Mg²⁺）×c²（OH^-）=c（Mg²⁺）×10^-2=5.6×10^-12，所以c（Mg²⁺）=5.6×10^-10 mol•L^-1，故答案為：5.6×10^-10 mol•L^-1．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)的分離、提純的方法選擇及應(yīng)用，實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)，題目難度較大，明確各物質(zhì)的性質(zhì)是解本題的關(guān)鍵，本題注意溶度積的相關(guān)計(jì)算．