题目内容
1．硫酸工业中废渣的成分为SiO2、Fe2O3、Al2O3、MgO．某探究性学习小组的同学设计如图实验方案，将硫酸渣中金属元素转化为氢氧化物沉淀分离开来．
已知常温下，部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH如表：
| 阳离子 | Fe3+ | Al3+ | Mg2+ |
| 开始沉淀时的pH | 1.9 | 3.7 | 9.6 |
| 沉淀完全时的pH | 3.2 | 5.2 | 11.0 |
（2）向溶液F中通过量CO2发生反应的离子方程式AlO2-+CO2+2H2O=Al（OH）3↓+HCO3-．
（3）采用过滤操作分离固体E和溶液F，发现滤液中有少量浑浊，从实验操作的角度给出两种可能的原因：漏斗液面高于滤纸的边缘、玻璃棒下端靠在滤纸的单层处，导致滤纸破损．
（4）上述流程中的试剂Y 最好选用下列的C（填字母编号）
A、氧化镁 B、氨水 C、氢氧化钾 D、氢氧化钡
（5）取w g硫酸渣（含SiO2 m g），与 c mol 盐酸恰好完全反应，则废渣中氧元素的质量分数为$\frac{8m+120c}{15w}$．（用含w、m、c的代数式表示）
分析 硫酸工业中废渣的成分为SiO2、Fe2O3、Al2O3、MgO，加入盐酸，二氧化硅与盐酸不反应，得到固体ASiO2；调节pH=3.5，生成氢氧化铁沉淀；加入KOH调pH=13，镁离子生成沉淀，最后通入CO2，AlO2-+2H2O+CO2=Al（OH）3↓+HCO3-；据此分析；
（1）二氧化硅与盐酸不反应；
（2）向溶液F中通过量CO2是AlO2-与CO2 反应，过量CO2反应的产物为碳酸氢盐，反应的离子方程式：AlO2-+2H2O+CO2=Al（OH）3↓+HCO3-；
（3）采用过滤操作分离固体E和溶液F，发现滤液中有少量浑浊，可能是滤纸破损、也可能是操作失误；
（4）阳离子Mg2+以氢氧化物形式沉淀所需试剂，根据题给信息和流程可知应该先用氢氧化钾，溶液将Mg2+转化成氢氧化镁沉淀析出同时将Al3+转化成AlO2-溶液；
（5）Fe2O3、Al2O3、MgO与HCl反应，都生成H2O，水中的O即为金属氧化物中的O，则含有$\frac{c}{2}×16g$=8c，m gSiO2含O为$m×\frac{32}{60}g$，则废渣中氧元素的质量分数为$\frac{8c+\frac{32}{60}m}{w}$×100%=$\frac{8m+120c}{15w}$．
解答 解：（1）二氧化硅与盐酸不反应，固体A为SiO2；
故答案为：SiO2；
（2）向溶液F中通过量CO2是AlO2-与CO2 反应，过量CO2反应的产物为碳酸氢盐，反应的离子方程式：AlO2-+2H2O+CO2=Al（OH）3↓+HCO3-；
故答案为：AlO2-+2H2O+CO2=Al（OH）3↓+HCO3-；
（3）采用过滤操作分离固体E和溶液F，发现滤液中有少量浑浊，可能是滤纸破损、也可能是操作失误；
故答案为：漏斗液面高于滤纸的边缘；玻璃棒下端靠在滤纸的单层处，导致滤纸破损；
（4）阳离子Mg2+以氢氧化物形式沉淀所需试剂，根据题给信息和流程可知应该先用氢氧化钾，溶液将Mg2+转化成氢氧化镁沉淀析出同时将Al3+转化成AlO2-溶液；
故答案为：C；
（5）Fe2O3、Al2O3、MgO与HCl反应，都生成H2O，水中的O即为金属氧化物中的O，则含有$\frac{c}{2}×16g$=8c，m gSiO2含O为$m×\frac{32}{60}g$，则废渣中氧元素的质量分数为$\frac{8c+\frac{32}{60}m}{w}$×100%=$\frac{8m+120c}{15w}$；
故答案为：$\frac{8m+120c}{15w}$．
点评 本题考查了溶液配制实验过程和仪器选择，盐类水解应用，掌握物质性质和实验流程分析是解题关键，题目难度中等．
| A． | 浓硫酸的作用，脱水剂、强氧化剂 | B． | “黑面包”的主要成分：C | ||
| C． | 气体的主要成分：SO2、CO2 | D． | 白色沉淀只有CaCO3 |
| A． | 只要有化学键断裂的变化一定是化学变化 | |
| B． | 并不是所有化学反应的速率都与压强有关 | |
| C． | 可逆反应达到平衡后，正、逆反应速率相等但不为零 | |
| D． | 装有NO2和N2O4混合气的密闭烧瓶加热后，颜色变深，说明该化学平衡发生了移动 |
影响化学反应速率的因素很多，某学校化学小组用实验的方法进行探究．他们只利用Cu、Fe、Mg和不同浓度的硫酸（0.5mol/L、2mol/L、18.4mol/L），设计实验方案来探究影响化学反应速率的因素．甲同学的实验报告如下表：| 实验步骤 | 现象 | 结论 |
| ①分别取等体积2mol/L的硫酸于试管中 ② | Mg产生气泡速率快于Fe，Cu无明显变化 | 金属性质越活泼，反应速率越快 |
（2）甲同学的实验目的是探究探究反应物本身的性质对反应速率的影响．
乙同学为了更精确地研究浓度对反应速率的影响，利用如图所示装置进行定量实验．
（3）乙同学在实验中应该测定的数据是测定同一金属与浓度不同但体积相同的硫酸产生一定体积的气体所需要的时间于（或在一定时间内产生气体的体积）．
（4）乙同学完成实验应选用的实验药品是Mg（或Fe）和 0.5mol/L、2mol/L的硫酸．
| A． | 反应C（s）+CO2（g）═2CO（g）的△H＞0，△S＜0 | |
| B． | 反应H+（aq）+OH-（aq）═H2O（l）的△H＜0，△S＜0 | |
| C． | 反应NH3（g）+HCl（g）═NH4Cl（s） 在低温下能自发进行，则该反应△H＞0 | |
| D． | 反应CaCO3（s）═CaO（s）+CO2（g） 室温下不能自发进行，则该反应△H＜0 |
| 族 周期 | IA | ⅡA | ⅢA | IVA | VA | VIA | VⅡA | 0 |
| 2 | ① | ② | ||||||
| 3 | ③ | ④ | ⑤ | ⑥ | ⑦ | ⑧ | ⑨ | |
| 4 | ⑩ | （11） | （12） |
（2）在①-（12）元素中，金属性最强的元素是K，非金属性最强的元素是F，最不活泼的元素是Ar．（均填元素符号）
（3）元素⑦与元素⑧相比，非金属性较强的是Cl（用元素符号表示），下列表述中能证明这一事实的是BD．
A．常温下⑦的单质和⑧的单质状态不同
B．⑧的氢化物比⑦的氢化物稳定
C．一定条件下⑦和⑧的单质都能与氢氧化钠溶液反应
D．⑧的最高价氧化物的水化物的酸性比⑦的最高价氧化物的水化物的酸性强．
| A． | 任何化学反应都伴随物质变化和能量变化 | |
| B． | 元素的气态氢化物的水溶液酸性越强，该元素的非金属性就越强 | |
| C． | 有些放热反应也需要加热才能发生 | |
| D． | 构成宏观物质的微观粒子之间的相互作用有多种形式，如离子键、共价键等 |