Question

【题目】某硫酸工业废渣的主要成分为SiO2、MgO、Al2O3、Fe2O3等。回收废渣中金属元素的工艺流程如下：

已知常温条件下：

①阳离子以氢氧化物形式开始沉淀和恰好完全沉淀(阳离子浓度等于10-5mol/L)时的pH如下表所示。

阳离子	Fe3+	A13+	Mg2+
开始沉淀时的pH	1.9	3.7	9.6
恰好完全沉淀时的pH	3.2	5.2	11.0

②饱和氨水溶液中c(OH-)约为1×10-3mol/L。

请回答下列问题:

（1）固体C为________(填化学式)。

（2）上述流程中两次使用试剂X，试剂X是________(填“氨水”或“氢氧化钠”)，其理由是________ 。

（3）向溶液D中滴人试剂X的过程中，发生反应的离子方程式有Mg2++2OH-=Mg(OH)2、________、________。

（4）溶液D→固体E的过程中需要控制溶液pH=13，如果pH过小，可能导致的后果是________。

（5）写出溶液F→溶液H的离子方程式: ________ 。

（6）Ksp[Mg(OH)2]= ________。

Answer 1

【答案】 Fe(OH)3 氢氧化钠 经过计算饱和氨水的pH=11，使用氨水不能将溶液调至pH=13，所以选择氢氧化钠调节溶液酸碱性 Al3++3OH-=Al(OH)3↓ Al(OH)3+OH-=A1O2-+2H2O 镁离子沉淀不完全或氢氧化铝溶解不完全 A1O2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3- 10-11

【解析】废渣中加入过量的盐酸，MgO、Al2O3、Fe2O3分别溶解生成相应的Mg2+ 、Al3+、 Fe3+，而SiO2不溶解，所以固体A为SiO2；溶液B中加入试剂X，调节pH=3.7生成固体C为氢氧化铁，溶液D中加入试剂X，调溶液pH=13，则产生氢氧化镁沉淀，说明此时铝离子应以偏铝酸根子存在，在试剂X为强碱情况下，溶液F含有偏铝酸根离子与通入足量的二氧化碳气体反应，生成氢氧化铝沉淀，溶液H中含有碳酸氢根离子。

（1）固体C应为Fe(OH)3固体；正确答案：Fe(OH)3。

（2）根据题给信息可知饱和氨水溶液中c(OH-)约为1×10-3mol/L，溶液pH=11，所以只能选择强碱溶液调节溶液调至pH=13，因此上述流程中两次使用试剂均为氢氧化钠溶液；正确答案：氢氧化钠 ；经过计算饱和氨水的pH=11，使用氨水不能将溶液调至pH=13，所以选择氢氧化钠调节溶液酸碱性。

（3）D溶液中含有Mg2+、Al3+；逐滴加入氢氧化钠溶液，Al3+先与OH-反应生成Al(OH)3沉淀，然后Al(OH)3继续与过量的氢氧化钠溶液反应，生成偏铝酸根离子，沉淀溶解，离子方程式为Al3++3OH-=Al(OH)3↓、Al(OH)3+OH-=A1O2-+2H2O；正确答案：Al3++3OH-=Al(OH)3↓、Al(OH)3+OH-=A1O2-+2H2O。

（4）溶液D（含有Mg2+、Al3+）→固体E（Mg(OH)2）的过程中需要控制溶液pH=13，如果pH过小，导致氢氧化钠溶液加的量不足，会导致镁离子沉淀不完全或氢氧化铝固体溶解不完全；正确答案：镁离子沉淀不完全或氢氧化铝溶解不完全。

（5）溶液F为偏铝酸钠溶液，通入足量的二氧化碳气体生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢钠，离子方程式为：A1O2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-；正确答案：A1O2-+CO2+2H2O==Al(OH)3↓+ HCO3-。

（6）根据题给信息可知：阳离子以氢氧化物形式开始沉淀和恰好完全沉淀(阳离子浓度等于10-5mol/L)，即c(Mg2+)=10-5mol/L，溶液的pH=11时，氢氧化镁沉淀完全，c(OH-)=10-3 mol/L, Ksp[Mg(OH)2]= c(Mg2+)×c2(OH-)=10-5×(10-3)2=10-11；正确答案：10-11。