Question

11．已知常温下，几种氢氧化物开始沉淀和完全沉淀的pH如表所示：

	Cu（OH）2	Mg（OH）2	Fe（OH）3	Al（OH）3
开始沉淀的pH	4.8	9.3	2.7	3.8
完全沉淀的pH	6.4	10.8	3.7	4.7

某课题组拟以上述矿渣为原料制备金属镁、铝、铜、铁，其部分工艺流程如下：

请回答下列问题：
（1）沉淀Ⅰ的主要用途是导线等（列一种即可），步骤Ⅳ中调节pH范围为3.7-9.3．
（2）由滤液Ⅱ经几步反应可得到需要制备的一种金属的氧化物，滤液Ⅱ中需要通入气体的化学式CO₂，反应的化学方程式为NaAlO₂+CO₂+H₂O═NaHCO₃+Al（OH）₃，2Al（OH）₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Al₂O₃+3H₂O．
（3）写出由滤液Ⅰ得到滤液Ⅱ的离子方程式Al³⁺+4OH^-═AlO₂^-+2H₂O．
（4）滤液Ⅳ中含有的金属阳离子是Mg²⁺．
（5）工业上，冶炼铝、铁、铜、镁的方法依次是B（填代号）．
A．电解法、热还原法、分解法、分解法   B．电解法、热还原法、热还原法、电解法
C．热还原法、分解法、电解法、电解法  D．热还原法、热还原法、热还原法、电解法
在工业生产中，冶炼这些金属时选择的相应物质的化学式依次是Al₂O₃、Fe₂O₃、CuO、MgCl₂．

Answer 1

分析 矿渣加入足量盐酸，过滤得到沉淀Ⅰ为铜，滤液中含有氯化镁、氯化铝、氯化亚铁，加过量的氢氧化钠铝离子转化为偏铝酸钠，氯化镁、氯化亚铁，反应生成氢氧化镁沉淀、氢氧化铁沉淀，过滤得到滤液Ⅱ为偏铝酸钠溶液，沉淀Ⅱ为氢氧化镁沉淀、氢氧化铁沉淀，加盐酸反应生成氯化镁、氯化铁，加入氢氧化铜控制pH值大于3.7小于9.3，使三价铁离子转化为氢氧化铁沉淀，
（1）沉淀Ⅰ为铜，为良好的金属导体；要使氢氧化铁沉淀，依据表中pH值分析解答；
（2）偏铝酸钠溶液中通入二氧化碳可生成氢氧化铝沉淀，氢氧化铝加热生成氧化铝和水；
（3）氯化铝与足量氢氧化钠反应生成偏铝酸钠和水、氯化钠；
（4）依据氢氧化物开始沉淀和完全沉淀的pH解答；
（5）根据金属的活动性强弱选择合适的冶炼方法，一般来说，活泼金属用电解法，较活泼金属用热还原法，不活泼金属如Hg、Ag等用热分解法冶炼．

解答 解：矿渣加入足量盐酸，过滤得到沉淀Ⅰ为铜，滤液中含有氯化镁、氯化铝、氯化亚铁，加过量的氢氧化钠铝离子转化为偏铝酸钠，氯化镁、氯化亚铁，反应生成氢氧化镁沉淀、氢氧化铁沉淀，过滤得到滤液Ⅱ为偏铝酸钠溶液，沉淀Ⅱ为氢氧化镁沉淀、氢氧化铁沉淀，加盐酸反应生成氯化镁、氯化铁，加入氢氧化铜控制pH值大于3.7小于9.3，使三价铁离子转化为氢氧化铁沉淀，
（1）沉淀Ⅰ为铜，为良好的金属导体；依据氢氧化物开始沉淀和完全沉淀的pH表，可知要使三价铁离子沉淀，铜离子、镁离子不沉淀，则需满足pH值大于3.7小于9.3；
故答案为：导线等；3.7-9.3；
（2）偏铝酸钠溶液中通入二氧化碳可生成氢氧化铝和碳酸氢钠，化学方程式为NaAlO₂+CO₂+H₂O═NaHCO₃+Al（OH）₃，2Al（OH）₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Al₂O₃+3H₂O；
故答案为：CO₂；NaAlO₂+CO₂+H₂O═NaHCO₃+Al（OH）₃，2Al（OH）₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Al₂O₃+3H₂O；
（3）氯化铝与足量氢氧化钠反应生成偏铝酸钠和水、氯化钠，离子方程式：：Al³⁺+4OH^-═AlO₂^-+2H₂O；
故答案为：Al³⁺+4OH^-═AlO₂^-+2H₂O；
（4）滤液Ⅳ中含有镁离子、三价铁离子，加入氢氧化铜调节pH值大于3.7小于9.3，则三价铁离子全部转化为氢氧化铁沉淀，所以滤液Ⅳ中含有离子为：Mg²⁺，
故答案为：Mg²⁺；
（5）铝为活泼金属用电解氧化铝法冶炼、铁性质较活泼用热还原法冶炼，反应物为氧化铁与一氧化碳、铜性质较活泼用热还原法冶炼反应物氧化铜与氢气或者一氧化碳、镁性质活泼用电解熔融氯化镁方法冶炼；用到的物质依次为：Al₂O₃；Fe₂O₃；CuO；MgCl₂；
故选：B；Al₂O₃；Fe₂O₃；CuO；MgCl₂．

点评 本题为工艺流程题，考查物质的分离、提纯，为高考常见题型，侧重于学生的分析能力和实验能力的熬成，注意把握方程式的书写，金属冶炼的方法，题目综合性较强，难度较大．