Question

3．（1）水被称为“生命之源”，为了给某地区的人民寻找合适的饮用水源，某化学小组对附近山上的泉水进行了分析，结果显示水体硬度超标，其水体中主要含Ca²⁺、Mg²⁺、HCO3^-和Cl^-．则该水源属于暂时（填“暂时”或“永久”）硬水，可通过加热煮沸来降低水体的硬度，水体中的Ca²⁺、Mg²⁺在加热煮沸后将分别转化为CaCO₃、Mg（OH）₂形成水垢．
（2）我国化工专家侯德榜，改进氨碱法设计了“联合制碱法”，为世界制碱工业作出了突出贡献．生产流程如图：

①向沉淀池中通入NH₃和CO₂气体时，正确的顺序是先通入NH₃至饱和后再通入CO₂至饱和．
②流程图中X表示的物质是CO₂．
（3）贵州铝厂是目前我国最大的电解铝生产基地．所需生产原料Al₂O₃可以从铝土矿（主要成分是Al₂O₃，含SiO₂、Fe₂O₃、MgO等杂质）中提取，其工艺流程如下：

请回答下列问题：
①固体A是SiO₂，滤液E中含有的溶质是NaCl和NaHCO₃．
②已知298K时，Mg（OH）₂的容度积常数K_sp=5.6×10^-12，取适量的滤液B，加入一定量的烧碱达到沉淀溶解平衡时，测得pH=13.0，则此时溶液中的c（Mg²⁺）=5.6×10^-10mol•L^-1．

Answer 1

分析 （1）根据水的硬度是由钙和镁的碳酸氢盐或氯化物等引起的，这种硬度叫做暂时硬度，加热煮沸后会生成碳酸钙和氢氧化镁沉淀；
（2）在联合制碱法中，联合制碱法包括两个过程：第一个过程与氨碱法相同，将氨通入饱和食盐水而成氨盐水，再通入二氧化碳生成碳酸氢钠沉淀，经过滤、洗涤得NaHCO₃微小晶体，再煅烧制得纯碱产品，放出的二氧化碳气体可回收循环使用，其滤液是含有氯化铵和氯化钠的溶液，向含有氯化铵和氯化钠的滤液中加入细粉状的氯化钠，并通入氨气，可以使氯化铵单独结晶沉淀析出，经过滤、洗涤和干燥即得氯化铵产品；
（3）由工艺流程甲可知，向铝土矿（主要成分是Al₂O₃，含SiO₂、Fe₂O₃、MgO等杂质）中加入盐酸，铝土矿与盐酸反应得固体A为滤液B，则固体A为SiO₂，滤液B含有氯化铝、氯化铁、氯化镁等，滤液中加入过量的NaOH，可推知沉淀C为氢氧化铁、氢氧化镁，滤液D含有偏铝酸钠、氯化钠、NaOH，所以向滤液D中通入过量二氧化碳，生成氢氧化铝沉淀与碳酸氢钠，沉淀F为Al（OH）₃，滤液E中含有NaCl、NaHCO₃，氢氧化铝灼烧得氧化铝，据此答题．

解答 解：（1）根据水的硬度是由钙和镁的碳酸氢盐或氯化物等引起的，这种硬度叫做暂时硬度，加热煮沸后会生成碳酸钙和氢氧化镁沉淀，
故答案为：暂时；CaCO₃；Mg（OH）₂；
（2）在联合制碱法中，联合制碱法包括两个过程：第一个过程与氨碱法相同，将氨通入饱和食盐水而成氨盐水，再通入二氧化碳生成碳酸氢钠沉淀，经过滤、洗涤得NaHCO₃微小晶体，再煅烧制得纯碱产品，放出的二氧化碳气体可回收循环使用，其滤液是含有氯化铵和氯化钠的溶液，向含有氯化铵和氯化钠的滤液中加入细粉状的氯化钠，并通入氨气，可以使氯化铵单独结晶沉淀析出，经过滤、洗涤和干燥即得氯化铵产品，
①由于氨气易溶于水，所以向沉淀池中通入NH₃和CO₂气体时，正确的顺序是先通入NH₃至饱和后再通入CO₂至饱和，
故答案为：先通入NH₃至饱和后再通入CO₂至饱和；
②根据上面的分析可知，流程图中X表示的物质是CO₂，
故答案为：CO₂；
（3）由工艺流程甲可知，向铝土矿（主要成分是Al₂O₃，含SiO₂、Fe₂O₃、MgO等杂质）中加入盐酸，铝土矿与盐酸反应得固体A为滤液B，则固体A为SiO₂，滤液B含有氯化铝、氯化铁、氯化镁等，滤液中加入过量的NaOH，可推知沉淀C为氢氧化铁、氢氧化镁，滤液D含有偏铝酸钠、氯化钠、NaOH，所以向滤液D中通入过量二氧化碳，生成氢氧化铝沉淀与碳酸氢钠，沉淀F为Al（OH）₃，滤液E中含有NaCl、NaHCO₃，氢氧化铝灼烧得氧化铝，
①根据上面的分析可知，固体A是SiO₂，滤液E中含有的溶质是 NaCl和NaHCO₃，
故答案为：SiO₂； NaCl和NaHCO₃；
②溶液的pH=13.0时，溶液中c（OH^-）=0.1mol/L，由氢氧化镁溶度积常数计算镁离子浓度，Ksp=c（Mg²⁺）c²（OH^-）=5.6×10^-12 ，代入计算得到c（Mg²⁺）=5.6×10^-10 mol/L，
故答案为：5.6×10^-10．

点评 本题是一道综合题，涉及化学和生活、工业应用、工业流程、沉淀的溶解平衡计算等，能较好的考查学生分析和解决问题的能力，能较好地考查了元素及其化合物的相关性质，题目难度中等，答题时注意基础知识的灵活运用．