Question

硫酸渣是用黄铁矿制造硫酸过程中排出的废渣，主要化学成分为SiO₂约45%，Fe₂O₃，Al约10%，MgO约5%．日前我国已经在技术上取得突破-从硫酸渣中分离出各种成分并加以利用．其流程和相关数据如下：

查资料得知：

物质名称	溶度积（Ksp）	PH值
		开始沉淀	完全沉淀
Mg（OH）2	5.6×10-12	9.3	10.8
Fe（OH）3	2.8×10-16	2.7	3.7
Al（OH）3	1.3×10-33	3.7	4.7

请回答下列问题：
（1）写出固体A的化学式为

 

．
（2）若要测定溶液的pH是否达到0.7，下列实验用品中可选用的是

 

．
A．石蕊试液   B．广泛pH试纸   C．精密pH试纸   D．pH计
（3）完成下列离子反应方程式①溶液D生成固体E

 

；②溶液F生成固体G

 

．
（4）要将固体C、固体E和固体G都转化为相应的稳定氧化物，需进行的实验操作为

 

．
（5）若不考虑溶液体积的变化，请计算溶液H中c（Mg²⁺）=

 

．

Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用,难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质

专题：实验设计题

分析：根据硫酸渣的成分为SiO₂、Fe₂O₃、Al₂O₃、MgO，当向硫酸渣中加过量盐酸时，二氧化硅和盐酸不反应，所以固体A是二氧化硅，氧化铁、氧化铝、氧化镁和盐酸反应，所以溶液B的溶质是氯化镁、氯化铁、氯化铝、盐酸（过量）；向溶液B中加试剂①并调节溶液的pH值为3.7，结合题意溶液pH=3.7时Fe³⁺已经沉淀完全知，试剂①是能和氯化铁反应生成沉淀的物质且和铝离子反应没有沉淀生成，所以试剂①只能是强碱溶液，固体C是氢氧化铁；向溶液D中加入试剂①并调节溶液的pH值为13，溶液呈强碱性溶液，铝元素在溶液中以偏铝酸根离子存在，镁离子和氢氧根离子生成氢氧化镁沉淀，所以固体E是氢氧化镁；溶液F的溶质含有偏铝酸钠和氯化钠，向F溶液中通入过量二氧化碳气体，偏铝酸钠和二氧化碳反应生成氢氧化铝沉淀，所以G是氢氧化铝，
（1）固体A是二氧化硅；
（2）根据pH值精确到小数点后一位；     
（3）根据反应物和生成物书写；
（4）根据难溶性碱加热分解；
（5）根据氢氧化镁Ksp=5.6×10^-12来计算．

解答： 解：根据硫酸渣的成分为SiO₂、Fe₂O₃、Al₂O₃、MgO，当向硫酸渣中加过量盐酸时，二氧化硅和盐酸不反应，所以固体A是二氧化硅，氧化铁、氧化铝、氧化镁和盐酸反应，所以溶液B的溶质是氯化镁、氯化铁、氯化铝、盐酸（过量）；向溶液B中加试剂①并调节溶液的pH值为3.7，结合题意溶液pH=3.7时Fe³⁺已经沉淀完全知，试剂①是能和氯化铁反应生成沉淀的物质且和铝离子反应没有沉淀生成，所以试剂①只能是强碱溶液，固体C是氢氧化铁；向溶液D中加入试剂①并调节溶液的pH值为13，溶液呈强碱性溶液，铝元素在溶液中以偏铝酸根离子存在，镁离子和氢氧根离子生成氢氧化镁沉淀，所以固体E是氢氧化镁；溶液F的溶质含有偏铝酸钠和氯化钠，向F溶液中通入过量二氧化碳气体，偏铝酸钠和二氧化碳反应生成氢氧化铝沉淀，所以G是氢氧化铝，
（1）固体A是二氧化硅，故答案为：SiO₂；
（2）因PH值精确到小数点后一位，而石蕊试液测得的PH值在一个范围内，广泛pH试纸测得的PH值是一个整数，精密pH试纸、pH计均可准确到小数点后一位，
故答案为：CD；          
（3）溶液D生成固体E固体、溶液F生成固体G氢氧化铝的离子方程式分别为：Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓，AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-，
故答案为：Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓，AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
（4）固体C是氢氧化铁，固体E是氢氧化镁，固体G是氢氧化铝，加热均可分解得到对应的氧化物，故答案为：加热或高温灼烧； 
（5）因溶液的PH值为13，c（OH^-）=10^-1mol?L^-1，Ksp=c（Mg²⁺）×c²（OH^-）=c（Mg²⁺）×10^-2=5.6×10^-12，所以c（Mg²⁺）=5.6×10^-10 mol?L^-1，
故答案为：5.6×10^-10 mol?L^-1．

点评：本题考查了物质的分离、提纯的方法选择及应用，实验方案设计和评价，题目难度较大，明确各物质的性质是解本题的关键，本题注意关系式法的利用．