Question

欲探究某礦石可能是由FeCO₃、SiO₂、Al₂O₃中的一種或幾種組成，探究過(guò)程如下圖所示。已知：碳酸不能溶解Al(OH)₃沉淀。

（1）Si在周期表中的位置是     。

（2）下列說(shuō)法正確的是     。

a．酸性：H₂CO₃＞H₂SiO₃

b．結(jié)合質(zhì)子的能力：CO₃^2->AlO₂^->HCO₃^-

c．穩(wěn)定性：H₂O＞CH₄＞SiH₄

d．離子半徑：O^2－＜Al³⁺

（3）該礦石的組成是      ，濾渣和NaOH溶液反應(yīng)的離子方程式是     。

（4）該礦石和1 mol L^－1HNO₃反應(yīng)的離子方程式      。

（5）工業(yè)上依據(jù)上述實(shí)驗(yàn)原理處理該礦石，將反應(yīng)池逸出的氣體與一定量的O₂混合循環(huán)通入反應(yīng)池中，目的是      ；若處理該礦石2.36×10³ kg，得到濾渣1.2×10³ kg，理論上至少需要1 mol L^－1 HNO₃的體積為      L。

 

Answer 1

（1）（1分）第三周期、ⅣA族     （2）（2分）ac

 （3）（2分）FeCO₃和SiO₂             （2分）SiO₂+2OH^— = SiO₃^2—+H₂O        

 （4）（2分）3FeCO₃+10H⁺+NO₃^— =3Fe³⁺ +3CO₂↑+NO↑+5H₂O

（5）（2分）NO循環(huán)使用能減少環(huán)境污染，NO跟H₂O、O₂反應(yīng)后又得到硝酸提高原料利用率   （2分）3×10⁴

解析:（1）硅是14號(hào)元素，位于第三周期、ⅣA族。

（2）考查元素周期律的應(yīng)用。酸越弱相應(yīng)的酸根越容易結(jié)合氫離子，所以AlO₂^- > CO₃^2->HCO₃^-。離子半徑：O^2－＞Al³⁺，所以ac正確。

（3）礦石加入硝酸生成氣體，并且有不溶性物質(zhì)存在，說(shuō)明含有FeCO₃、SiO₂。濾液加入過(guò)量的氫氧化鈉然后再通入二氧化碳沒(méi)有沉淀，說(shuō)明沒(méi)有Al₂O₃。

（4）FeCO₃中鐵的化合價(jià)是＋2價(jià)，和硝酸反應(yīng)發(fā)生氧化還原反應(yīng)，方程式為3FeCO₃+10H⁺+NO₃^—= 3Fe³⁺ +3CO₂↑+NO↑+5H₂O。

（5）反應(yīng)池逸出的氣體是NO，屬于大氣污染物，因此要循環(huán)使用，防止污染空氣。NO溶于水和因?yàn)榉磻?yīng)重新生成硝酸，可以重復(fù)使用。礦石是2.36×10³ kg，得到濾渣是1.2×10³ kg，所以FeCO₃是1160kg，物質(zhì)的量是10000mol，可失去10000mol電子，根據(jù)原子得失守恒可得需要硝酸30000mol，故理論上至少需要1 mol L^－1 HNO₃的體積為3×10⁴L