Question

我國在用硫酸渣冶鐵方面已經(jīng)取得技術(shù)上的突破，硫酸渣是用黃鐵礦制造硫酸過程中排出的廢渣，主要化學(xué)成分為：SiO₂約45%，F(xiàn)e₂O₃約40%，Al₂O₃約10%，MgO約5%
Ⅰ．某研究學(xué)習(xí)小組利用化學(xué)知識進(jìn)行金屬元素的提取實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)如下方案：

已知：下表數(shù)據(jù)均在25℃下測定．

Ksp[Mg（OH）2]	Ksp[Fe（OH）3]	氨氣的飽和溶液
1.8×10-11	4.0×10-38	c（OH-）=1×10-3mol?L-1

請回答：
（1）寫出固體A在生產(chǎn)生活中的一種重要用途

 

．
（2）試劑①是

 

．
a．氫氧化鈉溶液  b．氨水  c．Fe₂O₃ d．MgO
（3）若要準(zhǔn)確測定溶液的PH是否達(dá)到3.7，下列物品中可供使用的是

 

．
a．石蕊試液  b．廣泛pH試紙 c．精密pH試紙 d．pH計(jì)
（4）若不考慮溶液體積的變化，請計(jì)算溶液F中c（Mg²⁺）=

 

，溶液H中的溶質(zhì)為

 

．
Ⅱ．為了分析某硫酸渣中鐵元素的含量，先將硫酸渣預(yù)處理，把鐵元素還原成Fe²⁺，再用KMnO₄標(biāo)準(zhǔn)溶液在酸性條件：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺═5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O．
（1）判斷到達(dá)滴定終點(diǎn)的現(xiàn)象是

 

．
（2）某同學(xué)稱取2.000g硫酸渣，預(yù)處理后在容量瓶中配制成100mL溶液，移取25.00mL，試樣溶液，用1.0×10^-2mol?L^-1 KMnO₄標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定．達(dá)到滴定終點(diǎn)時(shí)，消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液10.00mL，則殘留物中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是

 

．

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

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：Ⅰ．根據(jù)硫酸渣的成分為SiO₂、Fe₂O₃、Al₂O₃、MgO，當(dāng)向硫酸渣中加過量鹽酸時(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；
Ⅱ．Fe²⁺與酸性高錳酸鉀發(fā)生氧化還原反應(yīng)，滴定終點(diǎn)時(shí)溶液變紅色，結(jié)合反應(yīng)的方程式計(jì)算．

解答： 解：Ⅰ．根據(jù)硫酸渣的成分為SiO₂、Fe₂O₃、Al₂O₃、MgO，當(dāng)向硫酸渣中加過量鹽酸時(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，可用于制光導(dǎo)纖維、制玻璃、制純硅、制工藝品等，
故答案為：制光導(dǎo)纖維、制玻璃、制純硅、制工藝品等；
（2）試劑①能溶解氫氧化鋁，應(yīng)為強(qiáng)堿，只有氫氧化鈉符合，故答案為：a；
（3）因PH值精確到小數(shù)點(diǎn)后一位，而石蕊試液測得的PH值在一個(gè)范圍內(nèi)，廣泛pH試紙測得的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；
（4）因溶液的PH值為13，c（OH^-）=10^-1mol?L^-1，Ksp=c（Mg²⁺）×c²（OH^-）=c（Mg²⁺）×10^-2=1.8×10^-11，所以c（Mg²⁺）=1.8×10^-9 mol?L^-1，溶液H中的溶質(zhì)為NaCl、NaHCO₃，
故答案為：1.8×10^-9 mol?L^-1；NaCl、NaHCO₃；
Ⅱ．（1）因KMnO₄標(biāo)準(zhǔn)溶液本身就是一種指示劑，滴入最后一滴溶液變?yōu)樽仙�，且半分鐘�?nèi)顏色不變，可說明達(dá)到滴定終點(diǎn)，
故答案為：滴下最后一滴KMnO₄標(biāo)準(zhǔn)溶液時(shí)，溶液顏色變?yōu)樽霞t色，且在半分鐘內(nèi)不褪色；
（2）利用關(guān)系式法計(jì)算：
5Fe^{2+_～～～～}MnO₄^-
2×10^-5mol 1.000×10^-2mol?L^-1×0.01L×4，
鐵元素的質(zhì)量為：2×10^-3mol×56g/mol=1.12×10^-1g，
鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

1.12×10-1g

2.000g

×100%=5.6%，
故答案為：5.6%．

點(diǎn)評：本題考查了設(shè)計(jì)流程分離物質(zhì)，為高頻考點(diǎn)，側(cè)重于學(xué)生的分析能力、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰�和�?jì)算能力，注意把握試劑選擇和反應(yīng)現(xiàn)象，反應(yīng)特征的應(yīng)用，滴定實(shí)驗(yàn)的終點(diǎn)判斷，滴定過程的計(jì)算應(yīng)用，題目難度中等．