Question

5．已知常溫下，幾種氫氧化物開始沉淀和完全沉淀的pH如表所示：
某礦渣所含各物質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)如表所示：

成分	SiO2	MgO	Fe2O3	Al2O3	CuO
質(zhì)量分數(shù)（%）	？	4.0	32	10.2	16

已知常溫下，幾種氫氧化物開始沉淀和完全沉淀的pH如表所示：

	Cu（OH）2	Mg（OH）2	Fe（OH）3	Al（OH）3
開始沉淀的pH	4.8	9.3	2.7	3.8
完全沉淀的pH	6.4	10.8	3.7	4.7

某課題組擬以上述礦渣為原料制備金屬鎂、鋁、銅、鐵，其部分工藝流程如圖：

請回答下列問題：
（1）沉淀Ⅰ的主要用途是制光導(dǎo)纖維（列一種即可），步驟Ⅳ中調(diào)節(jié)pH范圍為大于3.7小于4.8．
（2）由濾液Ⅱ經(jīng)幾步反應(yīng)可得到需要制備的一種金屬的氧化物，濾液Ⅱ中需要通入氣體的化學式CO₂，反應(yīng)的化學方程式為NaAlO₂+CO₂+H₂O═NaHCO₃+Al（OH）₃↓，2Al（OH）₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Al₂O₃+3H₂O．
（3）寫出由濾液Ⅰ得到濾液Ⅱ的離子方程式Al³⁺+4OH^-═AlO₂^-+2H₂O．
（4）濾液Ⅳ中含有的金屬陽離子是Mg²⁺、Cu²⁺．
（5）工業(yè)上，冶煉鋁、鐵、銅、鎂的方法依次是B（填代號）．
A．電解法、熱還原法、分解法、分解法   B．電解法、熱還原法、熱還原法、電解法
C．熱還原法、分解法、電解法、電解法  D．熱還原法、熱還原法、熱還原法、電解法
在工業(yè)生產(chǎn)中，冶煉這些金屬時選擇的相應(yīng)物質(zhì)的化學式依次是Al₂O₃、Fe₂O₃、CuO、MgCl₂．

Answer 1

分析 礦渣加入足量鹽酸，SiO₂不溶，過濾得到沉淀Ⅰ為SiO₂，濾液中含有MgCl₂、AlCl₃、FeCl₃、CuCl₂，加過量的NaOH后Al³⁺轉(zhuǎn)化為NaAlO₂，MgCl₂、FeCl₃、CuCl₂反應(yīng)生成Mg（OH）₂沉淀、Fe（OH）₃沉淀、Cu（OH）₂沉淀，過濾得到濾液Ⅱ為NaAlO₂溶液，沉淀Ⅱ為Mg（OH）₂沉淀、Fe（OH）₃沉淀、Cu（OH）₂沉淀，加鹽酸反應(yīng)生成MgCl₂、FeCl₃、CuCl₂，加入Cu（OH）₂控制pH值大于3.7小于4.8，使三價鐵離子轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃沉淀，
（1）沉淀Ⅰ是二氧化硅，二氧化硅是制造光導(dǎo)纖維的主要材料；步驟Ⅳ中調(diào)節(jié)pH使鐵離子生成沉淀而銅離子、鎂離子不生成沉淀；
（2）濾液Ⅱ的主要成分是偏鋁酸鈉，偏鋁酸鈉能和二氧化碳反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀，氫氧化鋁分解生成氧化鋁；
（3）由濾液Ⅰ中鋁離子和過量NaOH反應(yīng)生成可溶性的偏鋁酸鈉；
（4）濾液Ⅳ中含有的金屬陽離子是鎂離子、銅離子；
（5）較活潑金屬采用電解法、Fe和Cu采用熱氧化還原反應(yīng)法冶煉，電解時電解熔融氯化物或氧化物，熱氧化還原法冶煉金屬用金屬氧化物．

解答 解：礦渣加入足量鹽酸，SiO₂不溶，過濾得到沉淀Ⅰ為SiO₂，濾液中含有MgCl₂、AlCl₃、FeCl₃、CuCl₂，加過量的NaOH后Al³⁺轉(zhuǎn)化為NaAlO₂，MgCl₂、FeCl₃、CuCl₂反應(yīng)生成Mg（OH）₂沉淀、Fe（OH）₃沉淀、Cu（OH）₂沉淀，過濾得到濾液Ⅱ為NaAlO₂溶液，沉淀Ⅱ為Mg（OH）₂沉淀、Fe（OH）₃沉淀、Cu（OH）₂沉淀，加鹽酸反應(yīng)生成MgCl₂、FeCl₃、CuCl₂，加入Cu（OH）₂控制pH值大于3.7小于4.8，使三價鐵離子轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃沉淀，
（1）沉淀Ⅰ是二氧化硅，二氧化硅是制造光導(dǎo)纖維的主要材料；步驟Ⅳ中調(diào)節(jié)pH使鐵離子生成沉淀而銅離子、鎂離子不生成沉淀，根據(jù)表中數(shù)據(jù)知，要使三價鐵離子沉淀，銅離子、鎂離子不沉淀，則需滿足pH值大于3.7小于4.8；
故答案為：制光導(dǎo)纖維；大于3.7小于4.8；
（2）偏鋁酸鈉溶液中通入二氧化碳可生成氫氧化鋁和碳酸氫鈉，氫氧化鋁受熱分解生成氧化鋁和水，反應(yīng)方程式：NaAlO₂+CO₂+H₂O═NaHCO₃+Al（OH）₃↓，2Al（OH）₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Al₂O₃+3H₂O；
故答案為：CO₂；NaAlO₂+CO₂+H₂O═NaHCO₃+Al（OH）₃↓，2Al（OH）₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Al₂O₃+3H₂O；
（3）氯化鋁與足量氫氧化鈉反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和水、氯化鈉，離子方程式：Al³⁺+4OH^-═AlO₂^-+2H₂O；
故答案為：Al³⁺+4OH^-═AlO₂^-+2H₂O；
（4）濾液Ⅲ中含有鎂離子、銅離子、三價鐵離子，加入氫氧化銅調(diào)節(jié)pH值大于3.7小于6.4，則三價鐵離子全部轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀，所以濾液Ⅳ中含有離子為：Mg²⁺、Cu²⁺；
故答案為：Mg²⁺、Cu²⁺；
（5）較活潑金屬采用電解法、Fe和Cu采用熱氧化還原反應(yīng)法冶煉，電解時電解熔融氯化物或氧化物，熱氧化還原法冶煉金屬用金屬氧化物，Mg、Al為較活潑金屬，采用電解法冶煉，F(xiàn)e、Cu采用熱氧化還原法冶煉，電解熔融 Al₂O₃冶煉Al、電解熔融MgCl₂冶煉Mg、熱氧化還原Fe₂O₃冶煉Fe、熱氧化還原CuO冶煉Cu，
故答案為：B； Al₂O₃；Fe₂O₃；CuO；MgCl₂．

點評 本題考查物質(zhì)制備，為高頻考點，側(cè)重考查學生對元素化合物性質(zhì)、物質(zhì)分離和提純等知識點的掌握和靈活運用，明確元素化合物性質(zhì)及其差異性、物質(zhì)分離提純方法、金屬冶煉方法是解本題關(guān)鍵，注意：Al不能采用電解氯化鋁的方法冶煉，必須采用電解氧化鋁的方法冶煉．