Question

4．硫酸渣是用黄铁矿制造硫酸过程中排出的废渣，主要化学成分为SiO₂：约45%，Fe₂O₃：约40%，Al₂O₃：约10%，MgO：约5%．目前我国已经在技术上取得突破--用硫酸渣炼铁．
某学生探究性学习小组的同学设计了不同的方案，用化学基本知识进行金属元素的提取实验（已知25℃氢氧化镁Ksp=5.6×10^-12；氢氧化铁Ksp=3.5×10^-38；一水合氨电离常数K=1.8×10^-5，其饱和溶液中c （OH^-） 约为1×10^-3mol•L^-1）．

请回答：
（1）写出固体E的化学式：Mg（OH）₂．
（2）试剂①是A
A．氢氧化钠    B．氧化铝      C．氨水    D．水
（3）溶液H中溶质的化学式：NaCl、NaHCO₃
（4）若要准确测定溶液的pH是否达到3.7，下列物品中可供使用的是CD
A．石蕊试液    B．广泛pH试纸  C．精密pH试纸  D．pH计
（5）要将固体C、固体E和固体G都转化为相应的稳定的氧化物，需进行的实验操灼烧．
（6）若不考虑溶液体积的变化，请计算溶液F中c（Mg²⁺）=5.6×10^-10mol•L^-1．

Answer 1

分析 硫酸渣的成分为SiO₂、Fe₂O₃、Al₂O₃、MgO，当向硫酸渣中加过量盐酸时，二氧化硅和盐酸不反应，所以固体A是二氧化硅，氧化铁、氧化铝、氧化镁和盐酸反应，所以溶液B的溶质是氯化镁、氯化铁、氯化铝、盐酸（过量）；向溶液B中加试剂①并调节溶液的pH值为3.7，结合题意溶液pH=3.7时Fe³⁺已经沉淀完全知，试剂①是能和氯化铁反应生成沉淀的物质且和铝离子反应没有沉淀生成，所以试剂①只能是强碱溶液，固体C是氢氧化铁；向溶液D中加入试剂①并调节溶液的pH值为13，溶液呈强碱性溶液，铝元素在溶液中以偏铝酸根离子存在，镁离子和氢氧根离子生成氢氧化镁沉淀，所以固体E是氢氧化镁；溶液F的溶质含有偏铝酸钠和氯化钠，向F溶液中通入过量二氧化碳气体，偏铝酸钠和二氧化碳反应生成氢氧化铝沉淀，所以G是氢氧化铝，
（1）固体E是氢氧化镁；
（2）试剂①是强碱溶液；
（3）溶液F的溶质含有偏铝酸钠和氯化钠，通入过量的二氧化碳生碳酸氢钠溶液；
（4）pH值精确到小数点后一位，测定较准确；     
（5）难溶性碱加热分解；
（6）根据氢氧化镁Ksp=5.6×10^-12来计算．

解答 解：I．根据硫酸渣的成分为SiO₂、Fe₂O₃、Al₂O₃、MgO，当向硫酸渣中加过量盐酸时，二氧化硅和盐酸不反应，所以固体A是二氧化硅，氧化铁、氧化铝、氧化镁和盐酸反应，所以溶液B的溶质是氯化镁、氯化铁、氯化铝、盐酸（过量）；向溶液B中加试剂①并调节溶液的pH值为3.7，结合题意溶液pH=3.7时Fe³⁺已经沉淀完全知，试剂①是能和氯化铁反应生成沉淀的物质且和铝离子反应没有沉淀生成，所以试剂①只能是强碱溶液，固体C是氢氧化铁；向溶液D中加入试剂①并调节溶液的pH值为13，溶液呈强碱性溶液，铝元素在溶液中以偏铝酸根离子存在，镁离子和氢氧根离子生成氢氧化镁沉淀，所以固体E是氢氧化镁；溶液F的溶质含有偏铝酸钠和氯化钠，向F溶液中通入过量二氧化碳气体，偏铝酸钠和二氧化碳反应生成氢氧化铝沉淀，所以G是氢氧化铝，
（1）固体E是氢氧化镁，故答案为：Mg（OH）₂；
（2）试剂①是强碱溶液，故选：A；     
（3）溶液F的溶质含有偏铝酸钠和氯化钠，向F溶液中通入过量二氧化碳气体，偏铝酸钠和二氧化碳反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢钠，故答案为：NaCl、NaHCO₃；
（4）因PH值精确到小数点后一位，而石蕊试液测得的PH值在一个范围内，广泛pH试纸测得的PH值是一个整数，精密pH试纸、pH计均可准确到小数点后一位，故选：CD；          
（5）固体C是氢氧化铁，固体E是氢氧化镁，固体G是氢氧化铝，加热均可分解得到对应的氧化物，故答案为：灼烧； 
（6）因溶液的pH值为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，故答案为：5.6×10^-10 mol•L^-1．

点评 本题考查了物质的分离、提纯的方法选择及应用，实验方案设计和评价，题目难度较大，明确各物质的性质是解本题的关键，本题注意溶度积的相关计算．