题目内容

实验小组同学探究某矿石可能是由FeCO3、SiO2、Al2O3中的一种或几种组成，探究过程如图所示．
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请回答下列问题：
（1）Fe在周期表中的位置是
 
．
（2）下列说法正确的是（选填编号）
 
．
a．酸性：H2CO3＞H2SiO3           b．原子半径：O＜C＜Si＜Al
c．稳定性：H2O＞CH4＞SiH4       d．离子半径：O2-＜Al3+
（3）该矿石的组成是
 
，滤渣和NaOH溶液反应的离子方程式是
 
．
（4）该矿石和1mol?L-1 HNO3反应的离子方程式是
 
．
（5）工业上依据上述实验原理处理该矿石，将反应池逸出的气体与一定量的O2混合循环通入反应池中，目的是
 
；若处理该矿石2.36×103 kg，得到滤渣1.2×103 kg，理论上至少需要1mol?L-1 HNO3的体积为
 
L．
分析：（1）根据铁的原子核外电子排布确定在周期表中的位置；
（2）a．元素的非金属性越强，对应的最高价氧化物的水化物的酸性越强；
b．电子层越多，原子半径越大，电子层相同，原子核电荷数越大，半径越小；
c．元素的非金属性越强，对应的氢化物越稳定；
d．两种离子核外电子排布相同，核电荷数越大，离子半径越小；
（3）矿石加硝酸生成气体，可说明含有FeCO3，加入过量NaoH溶液后通入过量二氧化碳没有沉淀生成，说明没有Al2O3，
滤渣溶解后加入盐酸生成胶状沉淀，说明含有SiO2；
（4）矿石中含有FeCO3，可与HNO3发生氧化还原反应；
（5）处理该矿石，逸出的气体为NO，可与氧气反应生成硝酸，可循环利用，结合反应的方程式计算．
解答：解：（1）铁元素在周期表中是26号元素，铁元素位于第四周期Ⅷ族，
故答案为：第四周期Ⅷ族
 （2）a．非金属性：C＞Si，元素的非金属性越强，对应的最高价氧化物的水化物的酸性越强，故a正确；
b．同周期元素从左到右原子半径逐渐减小，O＜C、Si＜Al，同主族元素从上到下原子半径逐渐增大，则C＜Si，故b正确；
c．非金属性O＞C＞Si，元素的非金属性越强，对应的氢化物越稳定，故c正确；
d．两种离子核外电子排布相同，核电荷数越大，离子半径越小，则O2-＞Al3+，故d错误；
故答案为：abc；
（3）由于矿石与硝酸生反应生成气体，可说明含有FeCO3，加入过量NaoH溶液后通入过量二氧化碳没有沉淀生成，说明没有Al2O3，滤渣溶解后加入盐酸生成胶状沉淀，说明含有SiO2；滤渣和NaOH溶液反应的离子方程式是SiO2+2OH-=SiO32-+H2O，
故答案为：FeCO3和SiO2；SiO2+2OH-=SiO32-+H2O；
（4）由于矿石含有FeCO3，亚铁离子被硝酸氧化，同时硝酸被还原成一氧化氮，反应的离子方程式为：3FeCO3+10H++NO3-=3Fe3++3CO2↑+NO↑+5H2O，
故答案为：3FeCO3+10H++NO3-=3Fe3++3CO2↑+NO↑+5H2O；
（5）由于NO是有毒气体，不能随意排放，所以这样做的目的是NO循环使用能减少环境污染，且NO跟H2O、O2反应后又得到硝酸提高原料利用率．根据以上分析可知，该矿石中含有碳酸亚铁和二氧化硅，其中碳酸亚铁的质量是2.36×103 kg-1.2×103 kg=1.16×103kg，物质的量是10000mol，则根据3FeCO3+10H++NO3-=3Fe3++3CO2↑+NO↑+5H2O中的方程式可知，消耗硝酸的物质的量是：
105
3
mol，所以理论上至少需要1molL-1 HNO3的体积为3.0×104L，
故答案为：NO循环使用能减少环境污染，NO跟H2O、O2反应后又得到硝酸提高原料利用率；3×104．
点评：该题综合考查粗硅的制备、元素周期律的应用、物质的检验、氧化还原反应方程式的书写、尾气处理和原料的使用以及有关计算，是高考中的常见题型，难度较大，试题综合性强，侧重对学生能力的培养和解题方法的指导，有助于培养学生逻辑推理能力，提高学生灵活运用基础知识解决实际问题的能力．
练习册系列答案
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镁在空气中燃烧除生成MgO外，还可能生成Mg3N2 。某校化学兴趣小组的同学利用镁在空气中燃烧后的固体（不含单质）进行实验，探究其组成。

（1）甲组同学取一定量燃烧后的固体投入水中，得到了一种能使湿润的红色石蕊试纸变蓝 的气体，该气体的化学式为           ，说明固体中含有Mg3N2，生成该气体的化学反应方程式为                          。

（2）乙组同学为测定Mg3N2含量，用图示装置进行实验，充分反应后再加热A。其中浓硫酸的作用是      ，对A加热的目的是                                       。已知加入的固体质量为4.0g，最终C装置增重ag，则固体中含Mg3N2                           g（用含a的式子表示）。

（3）丙组有的同学认为乙组同学的测定结果偏高，理由是                               

                                                                          。

有的同学认为乙组同学的测定结果偏低，理由是                                   

                                                                          。

丙组同学进行了改进，他们将乙组同学实验中得到的难溶固体进行过滤、洗涤、干燥，并

灼烧固体至恒重，测得其质量为4.08g。上述过程中，洗涤沉淀的操作是                 

                                                                          。                

镁在空气中燃烧后生成的固体中Mg3N2的质量分数为              。

有一种用铵盐与含镁矿石混合煅烧制取氧化镁的方法，解决了现有方法存在的原料成 本高、项目投资大、能耗高、副产品不好用等问题，其原理是将含镁矿石粉（含氧化镁）与 铵盐混合,经过煅烧、水溶、过滤，得到粗镁盐溶液，并回收煅烧产生的氨。写出用固体（NH4）2SO4与含镁矿石粉煅烧的化学反应方程式                              

                                                              。

镁在空气中燃烧除生成MgO外，还可能生成Mg3N2。某校化学兴趣小组的同学利用镁在空气中燃烧后的固体（不含单质）进行实验，探究其组成。
（1）甲组同学取一定量燃烧后的固体投入水中，得到了一种能使湿润的红色石蕊试纸变蓝 的气体，该气体的化学式为          ，说明固体中含有Mg3N2，生成该气体的化学反应方程式为                         。
（2）乙组同学为测定Mg3N2含量，用图示装置进行实验，充分反应后再加热A。其中浓硫酸的作用是     ，对A加热的目的是                                       。已知加入的固体质量为4.0g，最终C装置增重ag，则固体中含Mg3N2                          g（用含a的式子表示）。

（3）丙组有的同学认为乙组同学的测定结果偏高，理由是                              
                                                                         。
有的同学认为乙组同学的测定结果偏低，理由是                                   
                                                                         。
丙组同学进行了改进，他们将乙组同学实验中得到的难溶固体进行过滤、洗涤、干燥，并
灼烧固体至恒重，测得其质量为4.08g。上述过程中，洗涤沉淀的操作是                
                                                                         。                
镁在空气中燃烧后生成的固体中Mg3N2的质量分数为             。
（4）有一种用铵盐与含镁矿石混合煅烧制取氧化镁的方法，解决了现有方法存在的原料成 本高、项目投资大、能耗高、副产品不好用等问题，其原理是将含镁矿石粉（含氧化镁）与 铵盐混合,经过煅烧、水溶、过滤，得到粗镁盐溶液，并回收煅烧产生的氨。写出用固体（NH4）2SO4与含镁矿石粉煅烧的化学反应方程式                              
                                                            。

（14分）镁在空气中燃烧除生成MgO外，还可能生成Mg3N2 。某校化学兴趣小组的同学利用镁在空气中燃烧后的固体（不含单质）进行实验，探究其组成。

   （1）甲组同学取一定量燃烧后的固体投入水中，得到了一种能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，说明固体中含有Mg3N2，生成该气体的化学反应方程式为                 。

（2）乙组同学为测定Mg3N2含量，用图示装置进行实验，充分反应后再加热A。对A加热的目的是                                                 。

已知加入的固体质量为4.0g，最终C装置增重ag，则固体中含Mg3N2_________g（用含a的式子表示）。

   （3）丙组有的同学认为乙组同学的测定结果偏高，理由是                                             。

也有的同学认为乙组同学的测定结果偏低，理由是                                            。丙组同学进行了改进，他们将乙组同学实验中得到的难溶固体进行过滤、洗涤、干燥，并灼烧固体至恒重，测得其质量为4.08g。则镁在空气中燃烧后生成的固体中Mg3N2的质量分数为              。

（4）有一种用铵盐与含镁矿石混合煅烧制取氧化镁的方法，解决了现有方法存在的原料成本高、项目投资大、能耗高、副产品不好用等问题，其原理是将含镁矿石粉（含氧化镁）和铵盐混合,经过煅烧、水溶、过滤，得到粗镁盐溶液，并回收煅烧产生的氨。写出用固体(NH4)2SO4与含镁矿石粉煅烧的化学反应方程式                                            。

 

（14分）镁在空气中燃烧除生成MgO外，还可能生成Mg3N2 。某校化学兴趣小组的同学利用镁在空气中燃烧后的固体（不含单质）进行实验，探究其组成。

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已知加入的固体质量为4.0g，最终C装置增重ag，则固体中含Mg3N2_________g（用含a的式子表示）。

   （3）丙组有的同学认为乙组同学的测定结果偏高，理由是                                            。

也有的同学认为乙组同学的测定结果偏低，理由是                                           。丙组同学进行了改进，他们将乙组同学实验中得到的难溶固体进行过滤、洗涤、干燥，并灼烧固体至恒重，测得其质量为4.08g。则镁在空气中燃烧后生成的固体中Mg3N2的质量分数为             。

（4）有一种用铵盐与含镁矿石混合煅烧制取氧化镁的方法，解决了现有方法存在的原料成本高、项目投资大、能耗高、副产品不好用等问题，其原理是将含镁矿石粉（含氧化镁）和铵盐混合,经过煅烧、水溶、过滤，得到粗镁盐溶液，并回收煅烧产生的氨。写出用固体(NH4)2SO4与含镁矿石粉煅烧的化学反应方程式                                           。

 

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