题目内容
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（约40%）、Al2O3（约10%）和MgO（约5%）．某同学设计了如下方案，分离样品中各种金属元素．请回答下列问题．
（1）试写出溶液B中的溶质是 ；
（2）请你按以下框图形式进一步完成由“溶液C”到“Al2O3”的流程（注明试剂、条件和操作），并写出相应反应的化学方程式（或离子反应方程式） ；
（3）为了分析某硫酸渣中铁元素的含量，可先将硫酸渣预处理，把铁元素还原成Fe2+，再用KMnO4标准溶液在酸性条件下进行氧化还原滴定．
①判断到达滴定终点的现象是 ；
②某同学称取2.000g硫酸渣，预处理后在容量瓶中配制成100mL溶液，移取25.00mL试样溶液，用0.0050mol/L KMnO4标准溶液滴定，达到滴定终点时，消耗标准溶液20.00mL，则残留物中铁元素的质量分数是 ．（列式计算）
（1）试写出溶液B中的溶质是
（2）请你按以下框图形式进一步完成由“溶液C”到“Al2O3”的流程（注明试剂、条件和操作），并写出相应反应的化学方程式（或离子反应方程式）
（3）为了分析某硫酸渣中铁元素的含量，可先将硫酸渣预处理，把铁元素还原成Fe2+，再用KMnO4标准溶液在酸性条件下进行氧化还原滴定．
①判断到达滴定终点的现象是
②某同学称取2.000g硫酸渣，预处理后在容量瓶中配制成100mL溶液，移取25.00mL试样溶液，用0.0050mol/L KMnO4标准溶液滴定，达到滴定终点时，消耗标准溶液20.00mL，则残留物中铁元素的质量分数是
考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用
专题：实验设计题
分析：（1）溶液B是废渣主要化学成分为SiO2（约45%）、Fe2O3（约40%）、Al2O3（约10%）和MgO（约5%），溶于过量盐酸反应后过滤得到的溶液中溶质；
（2）依据废渣溶于过量盐酸得到溶液B中含有溶质为：MgCl2、AlCl3、FeCl3和过量HCl；B溶液中加入氢氧化钠溶液，调节溶液PH=3.7后，生成氢氧化铁沉淀；和滤液MgCl2、AlCl3和过量HCl；在加入过量氢氧化钠溶液，过滤得到滤液中为NaCl，NaAlO2；通入二氧化碳气体生成氢氧化铝沉淀，过滤得到氢氧化铝沉淀，灼烧得到Al2O3；依据流程图画出；
（3）①根据KMnO4标准溶液本身就是一种指示剂；
②利用关系式法计算和质量百分数的概念来分析．
（2）依据废渣溶于过量盐酸得到溶液B中含有溶质为：MgCl2、AlCl3、FeCl3和过量HCl；B溶液中加入氢氧化钠溶液，调节溶液PH=3.7后，生成氢氧化铁沉淀；和滤液MgCl2、AlCl3和过量HCl；在加入过量氢氧化钠溶液，过滤得到滤液中为NaCl，NaAlO2；通入二氧化碳气体生成氢氧化铝沉淀，过滤得到氢氧化铝沉淀，灼烧得到Al2O3；依据流程图画出；
（3）①根据KMnO4标准溶液本身就是一种指示剂；
②利用关系式法计算和质量百分数的概念来分析．
解答：
解：（1）废渣主要化学成分为SiO2（约45%）、Fe2O3（约40%）、Al2O3（约10%）和MgO（约5%）；加入过量盐酸，Fe2O3碱性氧化物，Al2O3两性氧化物、MgO碱性氧化物都和过量的盐酸反应生成的溶液中含有溶质为：MgCl2、AlCl3、FeCl3和过量HCl，
故答案为：MgCl2、AlCl3、FeCl3、HCl；
（2）依据废渣溶于过量盐酸得到溶液B中含有溶质为：MgCl2、AlCl3、FeCl3和过量HCl；B溶液中加入氢氧化钠溶液，调节溶液PH=3.7后，生成氢氧化铁沉淀；和滤液MgCl2、AlCl3和过量HCl；在加入过量氢氧化钠溶液，过滤得到滤液中为NaCl，NaAlO2；通入二氧化碳气体生成氢氧化铝沉淀，过滤得到氢氧化铝沉淀，灼烧得到Al2O3，实验流程图为
，
反应的离子方程式为：Mg2++2OH-=Mg（OH）2↓，Al3++4OH-=AlO2-+2H2O，AlO2-+CO2+H2O=Al（OH）3↓+HCO3-，2Al（OH）3
Al2O3+3H2O；
故答案为：；Mg2++2OH-=Mg（OH）2↓，Al3++4OH-=AlO2-+2H2O，AlO2-+CO2+H2O=Al（OH）3↓+HCO3-，2Al（OH）3
Al2O3+3H2O；
（3）①因KMnO4标准溶液本身就是一种指示剂，滴入最后一滴溶液变为紫色，故答案为：滴下最后一滴KMnO4标准溶液时，溶液颜色变为紫红色，且在半分钟内不褪色；
②利用关系式法计算：
5Fe2+～～～～MnO4-
2×10-5mol 1.000×10-2mol?L-1×0.01L×4
铁元素的质量为：2×10-3mol×56g/mol=1.12×10-1g；
铁元素的质量分数为
×100%=5.6%，
故答案为：5.6%．
故答案为：MgCl2、AlCl3、FeCl3、HCl；
（2）依据废渣溶于过量盐酸得到溶液B中含有溶质为：MgCl2、AlCl3、FeCl3和过量HCl；B溶液中加入氢氧化钠溶液，调节溶液PH=3.7后，生成氢氧化铁沉淀；和滤液MgCl2、AlCl3和过量HCl；在加入过量氢氧化钠溶液，过滤得到滤液中为NaCl，NaAlO2；通入二氧化碳气体生成氢氧化铝沉淀，过滤得到氢氧化铝沉淀，灼烧得到Al2O3，实验流程图为
，反应的离子方程式为：Mg2++2OH-=Mg（OH）2↓，Al3++4OH-=AlO2-+2H2O，AlO2-+CO2+H2O=Al（OH）3↓+HCO3-，2Al（OH）3
| ||
故答案为：
；Mg2++2OH-=Mg（OH）2↓，Al3++4OH-=AlO2-+2H2O，AlO2-+CO2+H2O=Al（OH）3↓+HCO3-，2Al（OH）3
| ||
（3）①因KMnO4标准溶液本身就是一种指示剂，滴入最后一滴溶液变为紫色，故答案为：滴下最后一滴KMnO4标准溶液时，溶液颜色变为紫红色，且在半分钟内不褪色；
②利用关系式法计算：
5Fe2+～～～～MnO4-
2×10-5mol 1.000×10-2mol?L-1×0.01L×4
铁元素的质量为：2×10-3mol×56g/mol=1.12×10-1g；
铁元素的质量分数为
| 0.112g |
| 2.000g |
故答案为：5.6%．
点评：本题考查了设计流程分离物质，试剂选择和反应现象，反应特征的应用，滴定实验的终点判断，滴定过程的计算应用，题目难度中等．
练习册系列答案
相关题目
现有以下物质，①NaCl晶体 ②蔗糖晶体 ③纯醋酸 ④铁 ⑤硫酸钡晶体 ⑥SO2 ⑦CH4 ⑧熔化的KNO3，⑨稀硫酸，⑩KOH溶液．这些物质中（填序号）：其中，属于电解质的是 ，属于非电解质的是 ．
下列实验装置图所示的实验操作，不能达到相应的实验目的是（ ）
A、 检查装置气密性 |
B、 向容量瓶中转移液体 |
C、 测量Cu与浓硝酸产生气体体积 |
D、 实验室制取并收集NH3 |
在一定温度下，反应AB（g）?
A2（g）+
B2（g）的平衡常数为0.1．若将1.0mol的AB（g）通入体积为1.0L的密闭容器中，在该温度时AB（g）的最大分解率接近于（ ）
| 1 |
| 2 |
| 1 |
| 2 |
| A、5% | B、17% |
| C、25% | D、33% |
关于实验室中的下列叙述，正确的是（ ）
| A、金属钠着火燃烧时，用泡沫灭火器灭火 |
| B、硫酸亚铁溶液存放在加有少量铁粉的试剂瓶中 |
| C、在新制氯水中滴加少量紫色石蕊试液，充分振荡后溶液最终呈红色 |
| D、向Ba（OH）2溶液中慢慢滴加稀硫酸至过量，溶液的导电性变化是弱→强→弱 |