Question

(每空3分共計10分）硫酸工業中廢渣稱為硫酸渣，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。

已知溶液pH=3.7時，Fe³⁺已經沉淀完全；一水合氨電離常數K_b=1.8×10^－5，其飽和溶液中c(OH^－)約為1×10^-3mol·L^-1。請回答：
（1）寫出A與氫氧化鈉溶液反應的化學方程式：　　　　　　　　　　　　　　　　。
（2）上述流程中兩次使用試劑①，推測試劑①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　　　　　　；（任寫一點）
（4）H中溶質的化學式：　　　　　　　　　　　　；
（5）計算溶液F中c(Mg²⁺)＝　　　　　　　　（25℃時，氫氧化鎂的Ksp=5.6×10^-12）

Answer 1

（1）SiO₂+2NaOH=Na₂SiO₃+H₂O （2）A
（3）鎂離子沉淀不完全或氫氧化鋁溶解不完全等 （4）NaHCO₃ （5）5.6× 10^–10 mol/L

（1）硫酸渣中只有二氧化硅和鹽酸不反應，所以A是二氧化硅，和氫氧化鈉溶液反應的方程式是SiO₂+2NaOH=Na₂SiO₃+H₂O。
（2）試劑①的作用是中和溶液中的氫離子，生成氫氧化物沉淀。由于氨水中pH最大只能是11，所以應該選擇氫氧化鈉，答案選A。
（3）根據流程圖可知，固體C是氫氧化鐵，E是氫氧化鎂，所以如果氫氧化鈉不足，則鎂離子沉淀不完全，且氫氧化鋁溶解也不完全。
（4）溶液F是氫氧化鈉和偏鋁酸鈉的混合物，所以通入足量的CO₂是生成沉淀氫氧化鋁，而溶液中的溶質則是碳酸氫鈉。
（5）溶液中OH^－濃度是0.1mol/L，所以根據溶度積常數可知，溶液中c(Mg²⁺)＝5.6×10^-12÷0.1²＝5.6× 10^–10 mol/L。