Question

硫酸渣是用黃鐵礦制造硫酸過(guò)程中排出的廢渣，主要化學(xué)成分為SiO₂約45%，F(xiàn)e₂O₃，Al約10%，MgO約5%．日前我國(guó)已經(jīng)在技術(shù)上取得突破-從硫酸渣中分離出各種成分并加以利用．其流程和相關(guān)數(shù)據(jù)如下：

查資料得知：

物質(zhì)名稱(chēng)	溶度積（Ksp）	PH值
		開(kāi)始沉淀	完全沉淀
Mg（OH）2	5.6×10-12	9.3	10.8
Fe（OH）3	2.8×10-16	2.7	3.7
Al（OH）3	1.3×10-33	3.7	4.7

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）寫(xiě)出固體A的化學(xué)式為

 

．
（2）若要測(cè)定溶液的pH是否達(dá)到0.7，下列實(shí)驗(yàn)用品中可選用的是

 

．
A．石蕊試液   B．廣泛pH試紙   C．精密pH試紙   D．pH計(jì)
（3）完成下列離子反應(yīng)方程式①溶液D生成固體E

 

；②溶液F生成固體G

 

．
（4）要將固體C、固體E和固體G都轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的穩(wěn)定氧化物，需進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)操作為

 

．
（5）若不考慮溶液體積的變化，請(qǐng)計(jì)算溶液H中c（Mg²⁺）=

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用,難溶電解質(zhì)的溶解平衡及沉淀轉(zhuǎn)化的本質(zhì)

專(zhuān)題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：根據(jù)硫酸渣的成分為SiO₂、Fe₂O₃、Al₂O₃、MgO，當(dāng)向硫酸渣中加過(guò)量鹽酸時(shí)，二氧化硅和鹽酸不反應(yīng)，所以固體A是二氧化硅，氧化鐵、氧化鋁、氧化鎂和鹽酸反應(yīng)，所以溶液B的溶質(zhì)是氯化鎂、氯化鐵、氯化鋁、鹽酸（過(guò)量）；向溶液B中加試劑①并調(diào)節(jié)溶液的pH值為3.7，結(jié)合題意溶液pH=3.7時(shí)Fe³⁺已經(jīng)沉淀完全知，試劑①是能和氯化鐵反應(yīng)生成沉淀的物質(zhì)且和鋁離子反應(yīng)沒(méi)有沉淀生成，所以試劑①只能是強(qiáng)堿溶液，固體C是氫氧化鐵；向溶液D中加入試劑①并調(diào)節(jié)溶液的pH值為13，溶液呈強(qiáng)堿性溶液，鋁元素在溶液中以偏鋁酸根離子存在，鎂離子和氫氧根離子生成氫氧化鎂沉淀，所以固體E是氫氧化鎂；溶液F的溶質(zhì)含有偏鋁酸鈉和氯化鈉，向F溶液中通入過(guò)量二氧化碳?xì)怏w，偏鋁酸鈉和二氧化碳反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀，所以G是氫氧化鋁，
（1）固體A是二氧化硅；
（2）根據(jù)pH值精確到小數(shù)點(diǎn)后一位；     
（3）根據(jù)反應(yīng)物和生成物書(shū)寫(xiě)；
（4）根據(jù)難溶性堿加熱分解；
（5）根據(jù)氫氧化鎂Ksp=5.6×10^-12來(lái)計(jì)算．

解答： 解：根據(jù)硫酸渣的成分為SiO₂、Fe₂O₃、Al₂O₃、MgO，當(dāng)向硫酸渣中加過(guò)量鹽酸時(shí)，二氧化硅和鹽酸不反應(yīng)，所以固體A是二氧化硅，氧化鐵、氧化鋁、氧化鎂和鹽酸反應(yīng)，所以溶液B的溶質(zhì)是氯化鎂、氯化鐵、氯化鋁、鹽酸（過(guò)量）；向溶液B中加試劑①并調(diào)節(jié)溶液的pH值為3.7，結(jié)合題意溶液pH=3.7時(shí)Fe³⁺已經(jīng)沉淀完全知，試劑①是能和氯化鐵反應(yīng)生成沉淀的物質(zhì)且和鋁離子反應(yīng)沒(méi)有沉淀生成，所以試劑①只能是強(qiáng)堿溶液，固體C是氫氧化鐵；向溶液D中加入試劑①并調(diào)節(jié)溶液的pH值為13，溶液呈強(qiáng)堿性溶液，鋁元素在溶液中以偏鋁酸根離子存在，鎂離子和氫氧根離子生成氫氧化鎂沉淀，所以固體E是氫氧化鎂；溶液F的溶質(zhì)含有偏鋁酸鈉和氯化鈉，向F溶液中通入過(guò)量二氧化碳?xì)怏w，偏鋁酸鈉和二氧化碳反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀，所以G是氫氧化鋁，
（1）固體A是二氧化硅，故答案為：SiO₂；
（2）因PH值精確到小數(shù)點(diǎn)后一位，而石蕊試液測(cè)得的PH值在一個(gè)范圍內(nèi)，廣泛pH試紙測(cè)得的PH值是一個(gè)整數(shù)，精密pH試紙、pH計(jì)均可準(zhǔn)確到小數(shù)點(diǎn)后一位，
故答案為：CD；          
（3）溶液D生成固體E固體、溶液F生成固體G氫氧化鋁的離子方程式分別為：Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓，AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-，
故答案為：Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓，AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
（4）固體C是氫氧化鐵，固體E是氫氧化鎂，固體G是氫氧化鋁，加熱均可分解得到對(duì)應(yīng)的氧化物，故答案為：加熱或高溫灼燒； 
（5）因溶液的PH值為13，c（OH^-）=10^-1mol?L^-1，Ksp=c（Mg²⁺）×c²（OH^-）=c（Mg²⁺）×10^-2=5.6×10^-12，所以c（Mg²⁺）=5.6×10^-10 mol?L^-1，
故答案為：5.6×10^-10 mol?L^-1．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了物質(zhì)的分離、提純的方法選擇及應(yīng)用，實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)，題目難度較大，明確各物質(zhì)的性質(zhì)是解本題的關(guān)鍵，本題注意關(guān)系式法的利用．