Question

【题目】某矿渣所含各物质的质量分数如下表所示:

成分	SiO2	MgO	Fe2O3	Al2O3	CuO
质量分数/%	?	4.0	32	10.2	16

已知常温下，几种氢氧化物开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示:

	Cu(OH)2	Mg(OH)2	Fe(OH)3	Al(OH)3
开始沉淀的pH	4.8	9.3	2.7	3.8
完全沉淀的pH	6.4	10.8	3.7	4.7

某课题组拟以上述矿渣为原料制备金属、铝、铜、铁，其部分工艺流程如下：

请回答下列问题：

（1）沉淀I的主要用途是_______(答一条即可），步骤IV中调节pH范围为______。

（2）由滤液II经几步反应可得到需要制备的一种金属的氧化物，滤液II中需要通入气体的化学式为__________。

（3）写出由滤液I得到滤液II的离子方程式:______________。

（4）滤液IV中含有的金属阳离子是__________，分离金属阳离子的操作是____________。

（5）工业上，冶炼铝、铁、铜、镁的方法依次是_______(填字母）。

A.电解法、热还原法、分解法、分解法

B.电解法、热还原法、热还原法、电解法

C.热还原法、分解法、电解法、电解法 .

D.热还原法、热还原法、热还原法、电解法

（6）工业上冶炼铝、铁、铜、镁时选用的相应的原料为___________(填字母）。

A.Al2O3、Fe2O3、CuO、MgO

B.Al2O3、Fe2O3、CuCl2、MgCl2

C.AlCl3、FeCl3、CuO、MgCl2

D. Al2O3、Fe2O3、CuO、MgCl2

Answer 1

【答案】 作光导纤维（或制石英坩埚等） 3.7≤pH＜4.8 CO2 Al3++4OH-=AlO2-+2H2O Cu2+、Mg2+ 向溶液中加入过量氧化镁或碳酸镁，过滤（或向溶液中加入氢氧化钠溶液，调节溶液pH为6.4~9.3，过滤） B D

【解析】考查化学工艺流程，（1）根据矿渣的成分，MgO、Fe2O3、CuO属于碱性氧化物，Al2O3属于两性氧化物，SiO2属于酸性氧化物，I加入足量盐酸，SiO2不与盐酸反应，因此沉淀I为SiO2，是作光导纤维或石英坩埚的原料；步骤IV得到Fe(OH)3，因此加入Cu(OH)2调节pH，使Fe(OH)3沉淀，pH最小值为3.7，最大值为4.8，范围是3.7≤pH＜4.8；（2）滤液I中含有金属阳离子是Mg2＋、Fe3＋、Al3＋、Cu2＋，步骤II中加入过量的氢氧化钠溶液发生的反应是：Mg2＋＋2OH－=Mg(OH)2↓、Fe3＋＋3OH－=Fe(OH)3↓、Cu2＋＋2OH－=Cu(OH)2↓、Al3＋＋4OH－=AlO2－＋2H2O，滤液II溶质为NaAlO2、NaCl，制备的金属氧化物是Al2O3，因此需要通入的气体为CO2，发生的反应是AlO2－＋CO2＋2H2O=Al(OH)3↓＋HCO3－；（3）根据上述分析，离子反应方程式为Al3＋＋4OH－=AlO2－＋2H2O；（4）根据流程，以及矿渣中含有成分，因此滤液IV中含有金属阳离子是Cu2＋和Mg2＋；根据氢氧化物开始沉淀和完全沉淀的pH数值，分离Mg2＋和Cu2＋的操作是向溶液中加入氢氧化钠溶液，调节溶液的pH为6.4~9.3，过滤，或者操作是向溶液中加入过量氧化镁或碳酸镁，过滤；（5）K－Al通常用电解法冶炼，Zn－Cu通常用热还原法冶炼，Cu以后金属通常用热分解法冶炼，故选项B正确；（6）工业上冶炼铝通常电解熔融状态下的氧化铝，冶炼铁通常用焦炭与氧化铁发生氧化还原反应得到金属铁，冶炼铜通常用焦炭与氧化铜发生氧化还原反应得到金属铜，冶炼金属镁通常用电解熔融状态的氯化镁，故选项D正确。