Question

硫酸工业废渣的成分为Fe₂O₃、SiO₂、Al₂O₃、MgO．以下是从硫酸工业废渣中分离提取所需元素的流程．

已知：常温下，部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH和K_sp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	12.6
氢氧化物的Ksp	4.0×10-38	1.8×10-11	5.6×10-12

请回答下列问题：
（1）固体A的名称是

 

．
（2）实验室用11.9mol/L的浓盐酸配置250mL 3.0mol/L的稀盐酸，所用的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒、量筒（或移液管）和胶头滴管外，还需要的一种仪器是

 

．
（3）写出流程图中，由溶液B生成沉淀C反应的离子方程式

 

．
（4）从溶液D到固体E过程中需要控制溶液pH=13，如果pH过小，可能导致的结果是

 

．（任写1点）
（5）溶液F中Mg²⁺离子的浓度是

 

mol/L．
（6）H溶液中酸式盐的物质的量是a mol，请计算加入NaOH的质量为

 

g．

Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用,物质的分离、提纯的基本方法选择与应用

专题：

分析：由流程可知，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，则固体A是二氧化硅，Fe₂O₃、Al₂O₃、MgO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；向溶液B中加试剂MgO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，固体C是氢氧化铁；向溶液D中加入试剂NaOH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NaAlO₂和NaCl，向F溶液中通入过量二氧化碳气体，NaAlO₂和二氧化碳反应生成Al（OH）₃沉淀，所以G是Al（OH）₃，H为NaHCO₃，以此来解答．

解答： 解：由流程可知，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，则固体A是二氧化硅，Fe₂O₃、Al₂O₃、MgO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；向溶液B中加试剂MgO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，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NaAlO₂和NaCl，向F溶液中通入过量二氧化碳气体，NaAlO₂和二氧化碳反应生成Al（OH）₃沉淀，所以G是Al（OH）₃，H为NaHCO₃，
（1）由上述分析可知，A是二氧化硅，故答案为：二氧化硅；
（2）实验室用11.9mol/L的浓盐酸配制250mL3.0mol/L的稀盐酸，在烧杯中稀释冷却转移到250mL容量瓶中，然后定容，则所用的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒、胶头滴管和量筒外，还需要250mL容量瓶；
故答案为：250mL容量瓶；
（3）由上述分析可知，由溶液B生成沉淀C反应的离子方程式为3H₂O+3MgO+2Fe³⁺=2Fe（OH）₃↓+3Mg²⁺，故答案为：3H₂O+3MgO+2Fe³⁺=2Fe（OH）₃↓+3Mg²⁺；
（4）在强碱性条件下，铝元素以偏铝酸根离子存在，镁元素以氢氧化镁存在，当溶液的pH=13时，溶液呈强碱性，如果pH过小，可能导致的后果是镁离子沉淀不完全或氢氧化铝溶解不完全等，
故答案为：镁离子沉淀不完全或氢氧化铝溶解不完全等；
（5）c（Mg²⁺）=

Ksp

c2(OH-)

=

5.6×10-12

(0.1)2

=5.6×10^-10 mol/L，故答案为：5.6×10^-10 mol/L；
（6）由NaAlO₂+CO₂+H₂O=Al（OH）₃↓+NaHCO₃及Na元素守恒可知，H溶液中酸式盐的物质的量是a mol，则NaOH的物质的量为amol，其质量为40g/mol×amol=40ag，
故答案为：40a．

点评：本题考查混合物分离提纯的综合应用，为高频考点，涉及流程分析、溶液配制、离子反应、计算等，把握流程分析及发生的反应为解答的关键，侧重分析与实验能力的考查，综合性较强，题目难度中等．