Question

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以下实验方案，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如下：

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

（1）工业上用固体A作原料制取粗硅的化学方程式为

 

．
（2）实验室用11.9mol/L的浓盐酸配制250mL3.0mol/L的稀盐酸，所用的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒和量筒外，还需要

 

．
（3）上述流程中的试剂Y最好选用下列中的

 

（选填字母编号）．
A．水    B．氧化镁   C．氨水    D．氢氧化钠
（4）写出反应F→H的离子方程式

 

．
（5）溶液H显碱性，原因是

 

（用离子方程式和必要的文字说明）．
（6）实验室可用大理石和稀盐酸反应制取上述流程中所需的CO₂，仪器如下，装置A产生CO₂，按气流方向连接各仪器接口，顺序为a→

 

，装置C中应 盛放的试剂为

 

．

Answer 1

考点：金属的回收与环境、资源保护,盐类水解的应用,难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质,常见气体制备原理及装置选择,配制一定物质的量浓度的溶液

专题：实验题

分析：（1）以粗硅的制取为背景，考查学生捕捉、获取情境信息的能力，结合所学知识可知利用焦炭还原二氧化硅来制取粗硅．要求学生掌握硅的相关性质，正确书写焦炭与二氧化硅反应的方程式；
（2）掌握一定物质的量浓度溶液的配制实验．考查一定物质的量浓度溶液的配制所需仪器的选择，除题中所给仪器外，还需250mL容量瓶和胶头滴管；
（3）依据阳离子Mg²⁺以氢氧化物形式沉淀所需试剂的选择，根据题给信息和流程可知应该先用氢氧化钠液将Mg²⁺转化成氢氧化镁沉淀析出同时将Al³⁺转化成AlO₂^-；
（4）AlO₂^-与CO₂ 反应离子方程式的书写，清楚过量CO₂反应的产物为碳酸氢盐，正确书写离子方程式；
（5）依据NaHCO₃溶液显碱性的原因分析，溶液中存在水解平衡，也存在电离平衡，NaHCO₃溶液之所以显碱性是因为HCO₃^-水解程度大于电离程度；
（6）依据CO₂气体的实验室制备、除杂、收集方法．学生需根据实验室制备CO₂的原理将所给仪器进行合理地组装．利用大理石和稀盐酸本来反应得到的CO₂气体中会混有HCl气体气质，应通过盛有饱和NaHCO₃溶液的洗气瓶来除去；CO₂气体密度大于空气，应采用向上排空气法集．

解答： 解：（1）以粗硅的制取为背景，考查学生捕捉、获取情境信息的能力，结合所学知识可知利用焦炭还原二氧化硅来制取粗硅．要求学生掌握硅的相关性质，正确书写焦炭与二氧化硅反应的方程式为：2C+SiO₂

高温  .

Si+2CO↑；
故答案为：2C+SiO₂

高温  .

Si+2CO↑；
（2）实验室用11.9mol/L的浓盐酸配制250mL3.0mol/L的稀盐酸，要求掌握一定物质的量浓度溶液的配制实验．所用的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒和量筒外，还需要250mL容量瓶和胶头滴管；
故答案为：250mL容量瓶、胶头滴管；
（3）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钠溶液将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：D；
（4）F→H的反应是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^-；
（5）溶液H为NaHCO₃溶液，显碱性的原因是因为存在水解平衡，也存在电离平衡，HCO₃^-?CO₃^2-+H⁺，HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-，NaHCO₃溶液之所以显碱性是因为HCO₃^-水解程度大于电离程度；
故答案为：HCO₃^-?CO₃^2-+H⁺，HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-，HCO₃^-的水解程度大于电离程度；
（6）利用大理石和稀盐酸反应得到的CO₂气体中会混有HCl气体气质，应通过盛有饱和NaHCO₃溶液的洗气瓶来除去；CO₂气体密度大于空气，应采用向上排空气法集，实验室可用大理石和稀盐酸反应制取上述流程中所需的CO₂，仪器如下，装置A产生CO₂，按气流方向连接各仪器接口，顺序为a→d→e→c→b；
故答案为：d→e→c→b；饱和NaHCO₃溶液．

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．