题目内容

14．某工厂生产硼砂过程中产生的固体废料，主要含有MgCO3、MgSiO3、CaMg（CO3）2、Al2O3和Fe2O3等，回收其中镁的工艺流程如下：

部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH如下表，请回答下列问题：
沉淀物Fe3+Al3+Mg2+
pH3.25.212.4
（1）“浸出”步骤中，为提高镁的浸出率，可采取的措施有升高温度、搅拌、多次浸取等（要求写出两条）．
（2）滤渣I的主要成分有Fe（OH）3、Al（OH）3．
（3）从滤液Ⅱ中可回收利用的主要物质有Na2SO4．
（4）若将MgCl2溶液加热蒸干得到的固体是Mg（OH）2，若要得到MgCl2应采取的操作是在HCl的气流中将MgCl2溶液加热蒸干．
（5）用稀硫酸酸浸时形成滤渣的离子方程式有MgSiO3+2H+=H2SiO3+Mg2+、CaMg（CO3）2+SO42-+4H+=CaSO4+Mg2++2CO2↑+2H2O．

分析 MgCO3、MgSiO3、CaMg（CO3）2、Al2O3和Fe2O3能与硫酸反应，生成了MgSO4、CaSO4、Al2（SO4）3和Fe2（SO4）3、H2SiO3，其中CaSO4微溶、H2SiO3不溶，形成滤渣；滤液中含有MgSO4、Al2（SO4）3和Fe2（SO4）3，向滤液中加入NaOH溶液，调节pH至5.5时，Fe3+和Al3+已经完全沉淀，滤渣I的主要成分是Fe（OH）3、Al（OH）3；滤液中含有MgSO4、Na2SO4，向溶液中加入NaOH并调节溶液的pH为12.5，镁离子生成Mg（OH）2沉淀，过滤得到滤液Na2SO4溶液，滤渣氢氧化镁，再经过一系列反应得到氯化镁；
（1）“浸出”步骤中，升高温度、搅拌、增大反应物接触时间都能提高镁的浸出率；
（2）滤渣I铁离子、铝离子形成的氢氧化物沉淀；
（3）从滤液Ⅱ中的溶质含有硫酸钠；
（4）氯化镁水解生成盐酸和氢氧化镁，加热促进氯化镁水解；
若要得到MgCl2需要在HCl气流中加热蒸干氯化镁溶液；
（5）稀硫酸和硅酸镁反应生成硅酸沉淀，CaMg（CO3）2和稀硫酸反应生成硫酸钙微溶物．

解答 解：MgCO3、MgSiO3、CaMg（CO3）2、Al2O3和Fe2O3能与硫酸反应，生成了MgSO4、CaSO4、Al2（SO4）3和Fe2（SO4）3、H2SiO3，其中CaSO4微溶、H2SiO3不溶，形成滤渣；滤液中含有MgSO4、Al2（SO4）3和Fe2（SO4）3，向滤液中加入NaOH溶液，调节pH至5.5时，Fe3+和Al3+已经完全沉淀，滤渣I的主要成分是Fe（OH）3、Al（OH）3；滤液中含有MgSO4、Na2SO4，向溶液中加入NaOH并调节溶液的pH为12.5，镁离子生成Mg（OH）2沉淀，过滤得到滤液Na2SO4溶液，滤渣氢氧化镁，再经过一系列反应得到氯化镁；
（1）“浸出”步骤中，升高温度、搅拌、增大反应物接触时间都能提高镁的浸出率，所以为了提高镁的浸取率，可以采用升高温度、搅拌、多次浸取等方法，
故答案为：升高温度、搅拌、多次浸取等；
（2）滤渣I铁离子、铝离子形成的氢氧化物沉淀，所以滤渣I的成分为Fe（OH）3   Al（OH）3，
故答案为：Fe（OH）3   Al（OH）3；
（3）从滤液Ⅱ中的溶质含有硫酸钠，所以可以回收利用的物质为Na2SO4，故答案为：Na2SO4；
（4）氯化镁水解生成盐酸和氢氧化镁，加热促进氯化镁水解而得到Mg（OH）2；若要得到MgCl2需要在HCl气流中加热蒸干氯化镁溶液，能抑制氯化镁水解，
故答案为：Mg（OH）2；在HCl的气流中将MgCl2溶液加热蒸干；
（5）稀硫酸和硅酸镁反应生成硅酸沉淀，CaMg（CO3）2和稀硫酸反应生成硫酸钙微溶物，离子方程式分别为MgSiO3+2H+=H2SiO3+Mg2+、CaMg（CO3）2+SO42-+4H+=CaSO4+Mg2++2CO2↑+2H2O，
故答案为：MgSiO3+2H+=H2SiO3+Mg2+、CaMg（CO3）2+SO42-+4H+=CaSO4+Mg2++2CO2↑+2H2O．

点评 本题考查物质制备，为高频考点，涉及物质分离提纯、离子方程式书写、盐类水解、反应速率影响因素等知识点，明确物质性质及其差异性、盐类水解影响因素等知识点是解本题关键，知道流程图中发生的反应、物质分离提纯方法及各物质成分，题目难度中等．

练习册系列答案
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4．工业上，向500-600℃的铁屑中通入氯气生产无水氯化铁（氯化铁遇水能反应）；向炽热铁屑中通入氯化氢生产无水氯化亚铁．现用如图所示的装置模拟上述过程进行试验．

回答下列问题：
（1）检验该装置气密性的方法关闭分液漏斗的活塞，D中导管插入水中，用酒精灯微热烧瓶，D中导管口有气泡冒出，停止加热后，导管内有一段上升的水柱，证明装置气密性良好
（2）制取无水氯化铁的实验中，A中反应的化学方程式为：MnO2+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ MnCl2+2H2O+Cl2↑该反应的氧化剂为MnO2，氧化产物为Cl2．生成标况下11.2L Cl2时，转移的电子数为6.02×1023．
（3）制取无水氯化亚铁的实验中，装置A用来制取HCl．
（4）该装置制取氯化铁时，存在两点明显缺陷，分别是A与B之间缺少一个除去氯化氢的装置；C和D之间缺少一个干燥装置．
5．硼氢化钠（NaBH4）在化工等领域具有重要的应用价值，某研究小组采用偏硼酸钠（NaBO2）为主要原料制备NaBH4，其流程如下．已知：NaBH4常温下能与水反应，可溶于异丙酸（沸点：13℃）．

（1）硼氢化钠（NaBH4）的电子式为；其中B元素的化合价为+3
（2）在第①步反应加料之前，需要将反应器加热至100℃以上并通入氩气，该操作的目的是：排尽装置内空气及水汽
（3）请配平第①步反应的化学方程式：1NaBO2+2SiO2+4Na+2H2-1NaBH4+2Na2SiO3
（4）第②步操作需要的玻璃仪器有：烧杯、玻璃棒、漏斗；第③步分离（NaBH4）并回收溶剂，采用的方法是蒸馏．
2．高纯碳酸锰在电子工业中有重要的应用，湿法浸出软锰矿（主要成分为MnO2，含少量Fe、Al、Mg等杂质元素）制备高纯碳酸锰的实验过程如下：

（1）浸出：浸出时温度控制在90℃～95℃之间，并且要连续搅拌3小时的目的是提高软锰矿中锰的浸出率，植物粉的作用是作还原剂．
（2）除杂：①向浸出液中加入一定量的碳酸锰矿，调节浸出液的pH为3.5～5.5；
②再加入一定量的软锰矿和双氧水，过滤；
③…
操作①中使用碳酸锰调pH的优势是增加MnCO3的产量（或不引入新的杂质等）；操作②中加入双氧水不仅能将Fe2+氧化为Fe3+，而且能提高软锰矿的浸出率．写出双氧水提高软锰矿浸出率的离子方程式MnO2+H2O2+2H+=Mn2++2H2O+O2↑．
（3）制备：在30℃～35℃下，将碳酸氢铵溶液滴加到硫酸锰净化液中，控制反应液的最终pH在6.5～7.0，得到MnCO3沉淀．温度控制35℃以下的原因是减少碳酸氢铵的分解，提高原料利用率；该反应的化学方程式为MnSO4+2NH4HCO3 $\frac{\underline{\;30-35℃\;}}{\;}$MnCO3+（NH4）2SO4+CO2↑+H2O；生成的MnCO3沉淀需经充分洗涤，检验洗涤是否完全的方法是取最后一次的洗涤滤液1～2mL于试管中，向其中滴加用盐酸酸化的BaCl2溶液，若无白色沉淀产生，则表明已洗涤干净．
（4）计算：室温下，Ksp（MnCO3）=1.8×10-11，Ksp（MgCO3）=2.6×10-5，已知离子浓度小于1，.0×10-5mol•L-1时，表示该离子沉淀完全．若净化液中的c（Mg2+）=10-2mol/L，试计算说明Mg2+的存在是否会影响MnCO3的纯度．
9．CuSO4是一种重要的化工原料，其有关制备途径及性质如图1所示．

（1）现要用如图2所示的浓硫酸来配制步骤①中所需要的1mol/L的稀硫酸480ml，需用这种浓硫酸的体积为27.2mL．
（2）配制该稀硫酸溶液所用到的玻璃仪器除了玻璃棒，量筒烧杯之外还有胶头滴管，500mL容量瓶．
（3）下列哪些操作会使所配的稀硫酸浓度减小ABDE．
A．洗涤烧杯和玻璃棒的溶液未转入容量瓶
B．定容时，眼睛仰视溶液将凹液面最低点与容量瓶刻度线相切
C．容量瓶中原残留少量蒸馏水
D．定容摇匀后容量瓶液面低于刻度线，又加水定容到刻度线
E．量取浓硫酸时量筒内有少量蒸馏水
（4）在制取硫酸铜的途径①②③，途径②能更好地体现了绿色化学思想．
（5）请写出途径③的化学反应方程式2H2SO4（浓）+Cu$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO4+SO2↑+2H2O．
（6）配制1000ml 0.1mol/L 的硫酸铜溶液，需用托盘天平秤取25.0g胆矾．
19．我国化工专家侯德榜（1890-1974）的“侯氏制碱法”为世界制碱工业做出了突出贡献．某化学兴趣小组模拟“侯氏制碱法”制纯碱并进行后续实验．
Ⅰ．制备纯碱：先以NaCl、NH3、CO2和水等为原料以及如图所示装置制取NaHCO3，然后再将NaHCO3制成Na2CO3．

（1）丙装置中反应的化学方程式为NH3+CO2+H2O+NaCl=NaHCO3↓+NH4Cl．
（2）装置乙的作用是除去CO2中的HCl气体．为防止污染空气，尾气中含有的氨气（或NH3）需要进行吸收处理．
（3）由装置丙中产生的NaHCO3制取Na2CO3时，需要进行的实验操作有：过滤、洗涤、灼烧．
Ⅱ工业制法获得的纯碱中常含有NaCl杂质，用下述方法可以测定样品中的NaCl的质量分数．
样品mg$\frac{H_{2}O}{溶解}$溶液$\frac{过量氯化钡溶液}{过滤}$沉淀$→_{洗涤}^{水}$$\frac{低温烘干、冷却、称量}{\;}$固体ng
如何检验氯化钡溶液已过量静置，向上层清液中继续滴加BaCl2溶液，若无白色沉淀生成，则证明BaCl2已过量；
检验沉淀是否洗涤干净所用到的试剂是AgNO3溶液；样品中NaCl的质量分数的数学表达式为（1-$\frac{106n}{197m}$）×100%．
6．同温同压下，有A、B两个完全相同的气球（质量忽略不计），A气球中充入a气体，B气球中充入b气体，充气后两气球的体积相等，A气球置于氮气中，气球静止不动，B气球置于肼（N2H4）气体中，气球上升．下列有关叙述中正确的是（　　）
A．a气体的相对分子质量一定比b气体的相对分子质量大
B．a气体可能是CO，b气体可能是CH4
C．A气球中所含气体分子数大于B气球中所含气体分子数
D．充气后，A气球的质量一定大于B气球的质量
3．下列叙述正确的是（　　）
A．在原电池的负极和电解池的阴极上都发生失电子的氧化反应
B．用惰性电极电解Na2SO4溶液，阴阳两极产物的物质的量之比为1：2
C．用惰性电极电解饱和NaCl溶液，若有0.1 mol电子转移，则生成0.1 mol NaOH
D．镀层破损后，镀锌铁板比镀锡铁板更易腐蚀
2．某同学对FeSO4的热稳定性以及FeCl3的氧化性进行如下探究，已知Fe2+能被酸性KMnO4溶液氧化．
（1）查阅资料知FeSO4可高温分解，反应方程式为：2FeSO4$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe2O3+SO2↑+SO3↑．
①用双线桥标出FeSO4高温分解反应中电子转移的方向和数目；
②将所得气体混合物通入氯化钡溶液，新得到的钡盐是BaSO4（填化学式）．
（2）若向FeCl3溶液中通入过量的SO2气体，溶液由黄色变为浅绿色． 
①该变化的离子方程式为2Fe3++SO2+2H2O═2Fe2++SO42-+4H+；
②所得溶液中除确认微粒外还可能存在H2SO3，为确认其存在，应选择的试剂是
D（填写序号）．A．稀硫酸    B．KMnO4溶液C．NaOH溶液      D．品红溶液
（3）若向盛有FeCl3和CuCl2混合溶液的烧杯中，加入铁粉，反应结束后，下列结论正确的是BE（填写序号）．
A．若无固体剩余，则溶液中一定有Fe3+
B．若有固体剩余，则溶液中一定有Fe2+
C．若溶液中有Cu2+，则一定没有固体析出
D．若溶液中有Fe2+，则一定有Cu析出
E．若溶液中没有Cu2+，则溶液中也没有Fe3+．

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