Question

【題目】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Kb=1.8×10﹣5 ， 其飽和溶液中c（OH﹣）約為1×10﹣3molL﹣1 ． 請回答：
（1）寫出A與氫氧化鈉溶液反應的離子方程式： ．
（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.氫氧化鈉溶液
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

【答案】
（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）5.6×10﹣10mol/L
【解析】解：硫酸渣的成分為SiO2、Fe2O3、Al2O3、MgO，當向硫酸渣中加過量鹽酸時，二氧化硅和鹽酸不反應，所以固體A是二氧化硅，氧化鐵、氧化鋁、氧化鎂和鹽酸反應，所以溶液B的溶質是氯化鎂、氯化鐵、氯化鋁、鹽酸；向溶液B中加試劑①并調節溶液的pH值為3.7，結合題意溶液pH=3.7時Fe3+已經沉淀完全知，試劑①是能和氯化鐵反應生成沉淀的物質且和鋁離子反應沒有沉淀生成，所以試劑①只能是強堿溶液，固體C是氫氧化鐵；向溶液D中加入試劑①并調節溶液的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的溶質含有偏鋁酸鈉和氯化鈉，向F溶液中通入過量二氧化碳氣體，偏鋁酸鈉和二氧化碳反應生成氫氧化鋁沉淀，所以G是氫氧化鋁、H為碳酸氫鈉，
（1）通過以上分析知，A是二氧化硅，二氧化硅是酸性氧化物，能和強堿反應生成鹽和水，
所以反應方程式為：SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O．
故答案為：SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O；
（2）向溶液B中加試劑①并調節溶液的PH值為3.7，結合題意知，溶液pH=3.7時Fe3+已經沉淀完全知，試劑①是能和氯化鐵反應生成沉淀的物質且和鋁離子反應沒有沉淀生成，所以試劑①只能是強堿溶液，符合條件的是A選項．
故選A；
（3）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，當溶液的PH=13時，溶液呈強堿性，如果pH過小，可能導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；
（4）H中溶質為碳酸氫鈉，故答案為：NaHCO3；
（5）c（Mg2+）= = =5.6×10﹣10 mol/L
故答案為：5.6×10﹣10 mol/L．
硫酸渣的成分為SiO2、Fe2O3、Al2O3、MgO，當向硫酸渣中加過量鹽酸時，二氧化硅和鹽酸不反應，所以固體A是二氧化硅，氧化鐵、氧化鋁、氧化鎂和鹽酸反應，所以溶液B的溶質是氯化鎂、氯化鐵、氯化鋁、鹽酸；向溶液B中加試劑①并調節溶液的pH值為3.7，結合題意溶液pH=3.7時Fe3+已經沉淀完全知，試劑①是能和氯化鐵反應生成沉淀的物質且和鋁離子反應沒有沉淀生成，所以試劑①只能是強堿溶液，固體C是氫氧化鐵；向溶液D中加入試劑①并調節溶液的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的溶質含有偏鋁酸鈉和氯化鈉，向F溶液中通入過量二氧化碳氣體，偏鋁酸鈉和二氧化碳反應生成氫氧化鋁沉淀，所以G是氫氧化鋁、H為碳酸氫鈉．（1）根據二氧化硅和氫氧化鈉的性質寫出相應的化學反應方程式；（2）能使鐵離子產生沉淀，而鋁離子不產生沉淀的物質只能是強堿；（3）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；（4）H中溶質為碳酸氫鈉；（5）根據c（Mg2+）= 計算．