Question

【题目】硫酸工业中废渣称为硫酸渣，其成分为SiO2、Fe2O3、Al2O3、MgO．某探究性学习小组的同学设计以下方案，进行硫酸渣中金属元素的提取实验．

已知溶液pH=3.7时，Fe3+已经沉淀完全；一水合氨电离常数Kb=1.8×10﹣5 ， 其饱和溶液中c（OH﹣）约为1×10﹣3molL﹣1 ． 请回答：
（1）写出A与氢氧化钠溶液反应的离子方程式： ．
（2）上述流程中两次使用试剂①，推测试剂①应该是 （填以下字母编号）
A.氢氧化钠溶液
B.氧化铝
C.氨水
D.水
（3）溶液D到固体E过程中需要控制溶液pH=13，如果pH过小，可能导致的后果是；（任写一点）
（4）H中溶质的化学式：；
（5）计算溶液F中c（Mg2+）=（25℃时，氢氧化镁的Ksp=5.6×10﹣12）

Answer 1

【答案】
（1）SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O
（2）A
（3）镁离子沉淀不完全或氢氧化铝溶解不完全等
（4）NaHCO3
（5）5.6×10﹣10mol/L
【解析】解：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；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、H为碳酸氢钠，
（1）通过以上分析知，A是二氧化硅，二氧化硅是酸性氧化物，能和强碱反应生成盐和水，
所以反应方程式为：SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O．
故答案为：SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O；
（2）向溶液B中加试剂①并调节溶液的PH值为3.7，结合题意知，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，符合条件的是A选项．
故选A；
（3）在强碱性条件下，铝元素以偏铝酸根离子存在，镁元素以氢氧化镁存在，当溶液的PH=13时，溶液呈强碱性，如果pH过小，可能导致的后果是镁离子沉淀不完全或氢氧化铝溶解不完全等．
故答案为：镁离子沉淀不完全或氢氧化铝溶解不完全等；
（4）H中溶质为碳酸氢钠，故答案为：NaHCO3；
（5）c（Mg2+）= = =5.6×10﹣10 mol/L
故答案为：5.6×10﹣10 mol/L．
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；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、H为碳酸氢钠．（1）根据二氧化硅和氢氧化钠的性质写出相应的化学反应方程式；（2）能使铁离子产生沉淀，而铝离子不产生沉淀的物质只能是强碱；（3）在强碱性条件下，铝元素以偏铝酸根离子存在，镁元素以氢氧化镁存在；（4）H中溶质为碳酸氢钠；（5）根据c（Mg2+）= 计算．