Question

13．2014年7月31日中國經(jīng)濟(jì)網(wǎng)：河北省開展“環(huán)保亮劍”專項(xiàng)整治行動，強(qiáng)化“三廢”治理．某工廠廢渣的主要成分為SiO₂、MgO、Al₂O₃、Fe₂O₃等成分，回收廢渣中的金屬元素的工藝流程如圖所示：

己知：常溫下，飽和氨水的pH約為11，金屬離子沉淀所需pH數(shù)據(jù)如表所示：

離子	以氫氧化物形式完全沉淀時所需pH	氫氧化物沉淀完全溶解時所需pH
Fe3+	3.2
A13+	5.3	11.9
Mg2+	12.3

（1）試劑①為C，試劑②為B；
A．AgNO₃     B．NaOH     C．NH₃•H₂O     D．H₂SO₄
（2）固體C的化學(xué)式是Fe（OH）₃，溶液F中金屬元素的存在形式為AlO₂^-、Na⁺；
（3）寫出固體A與試劑②反應(yīng)的化學(xué)方程式：SiO₂+2NaOH=Na₂SiO₃+H₂O；F中通入過量CO₂所發(fā)生的離子方程式為AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
（4）加入試劑②，實(shí)現(xiàn)溶液D到溶液F的轉(zhuǎn)化，則調(diào)節(jié)溶液的pH為D．
A.6      B.10      C.12      D.13
（5）25℃時，按（4）調(diào)節(jié)pH后測得溶液F中c（Mg²⁺）=5.6×10^-10mol/L，則氫氧化鎂的K_sp=5.6×10^-12；
（6）最后一步反應(yīng)中涉及到兩種鹽，其中酸式鹽的溶液中各離子濃度由大到小的順序?yàn)閏（Na⁺）＞c（HCO₃^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）＞c（CO₃^2-）．

Answer 1

分析 廢渣的成分為SiO₂、Fe₂O₃、Al₂O₃、MgO，當(dāng)加過量鹽酸時，SiO₂和鹽酸不反應(yīng)，所以固體A是SiO₂，F(xiàn)e₂O₃、Al₂O₃、MgO和鹽酸反應(yīng)，所以溶液B的溶質(zhì)是MgCl₂、FeCl₃、AlCl₃、鹽酸；向溶液B中加試劑①并調(diào)節(jié)溶液的pH值，結(jié)合題意溶液pH=3.2時Fe³⁺已經(jīng)沉淀完全知，加入的物質(zhì)應(yīng)該呈堿性，但鋁離子和過量的NaOH反應(yīng)生成偏鋁酸鹽，所以該試劑為NH₃•H₂O；固體C是Fe（OH）₃；向溶液D中加入試劑②溶液并調(diào)節(jié)溶液的pH值，溶液呈強(qiáng)堿性溶液，該試劑為NaOH，鋁元素在溶液中以AlO₂^-存在，Mg ²⁺和OH^-生成Mg（OH）₂沉淀，所以固體E是Mg（OH）₂；溶液F的溶質(zhì)含有NaAlO₂和NaCl，向F溶液中通入過量CO₂氣體，NaAlO₂和和CO₂反應(yīng)生成Al（OH）₃沉淀，所以G是Al（OH）₃，H中含有NaCl和NaHCO₃，以此解答該題．

解答 解：廢渣的成分為SiO₂、Fe₂O₃、Al₂O₃、MgO，當(dāng)加過量鹽酸時，SiO₂和鹽酸不反應(yīng)，所以固體A是SiO₂，F(xiàn)e₂O₃、Al₂O₃、MgO和鹽酸反應(yīng)，所以溶液B的溶質(zhì)是MgCl₂、FeCl₃、AlCl₃、鹽酸；向溶液B中加試劑①并調(diào)節(jié)溶液的pH值，結(jié)合題意溶液pH=3.2時Fe³⁺已經(jīng)沉淀完全知，加入的物質(zhì)應(yīng)該呈堿性，但鋁離子和過量的NaOH反應(yīng)生成偏鋁酸鹽，所以該試劑為NH₃•H₂O；固體C是Fe（OH）₃；向溶液D中加入試劑②溶液并調(diào)節(jié)溶液的pH值，溶液呈強(qiáng)堿性溶液，該試劑為NaOH，鋁元素在溶液中以AlO₂^-存在，Mg ²⁺和OH^-生成Mg（OH）₂沉淀，所以固體E是Mg（OH）₂；溶液F的溶質(zhì)含有NaAlO₂和NaCl，向F溶液中通入過量CO₂氣體，NaAlO₂和和CO₂反應(yīng)生成Al（OH）₃沉淀，所以G是Al（OH）₃，H中含有NaCl和NaHCO₃，
（1）通過以上分析知，①是NH₃•H₂O、②是NaOH，
故選：C；B；
（2）通過以上分析知，C的化學(xué)式為Fe（OH）₃，溶液F中金屬元素的存在形式為AlO₂^-、Na⁺，故答案為：Fe（OH）₃；AlO₂^-、Na⁺；
（3）A是二氧化硅，二氧化硅和試劑②NaOH溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和水，反應(yīng)方程式為SiO₂+2NaOH=Na₂SiO₃+H₂O，偏鋁酸鈉和過量二氧化碳反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀和碳酸氫鈉，離子方程式為AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-，
故答案為：SiO₂+2NaOH=Na₂SiO₃+H₂O；AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
（4）加入試劑②，實(shí)現(xiàn)溶液D到溶液F的轉(zhuǎn)化，應(yīng)該時鎂離子程度而鋁離子不沉淀，根據(jù)表中數(shù)據(jù)知，溶液的PH應(yīng)該調(diào)節(jié)為大于12.3，故選D；
（5）25℃時，按（4）調(diào)節(jié)pH后測得溶液F中c（Mg²⁺）=5.6×10^-10mol/L，則氫氧化鎂的K_sp=5.6×10^-10×（0.1）²=5.6×10^-12，故答案為：5.6×10^-12；
（6）最后一步反應(yīng)中涉及到兩種鹽為NaCl和NaHCO₃，其中酸式鹽為NaHCO₃，NaHCO₃中HCO₃^-水解導(dǎo)致溶液呈堿性但水解程度較小，HCO₃^-水解程度大于其電離程度，水還電離生成氫離子，所以所以碳酸氫鈉的溶液中各離子濃度由大到小的順序?yàn)閏（Na⁺）＞c（HCO₃^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）＞c（CO₃^2-），
故答案為：c（Na⁺）＞c（HCO₃^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）＞c（CO₃^2-）．

點(diǎn)評 本題考查物質(zhì)分離和提純，為高頻考點(diǎn)，側(cè)重考查學(xué)生分析判斷及計(jì)算能力，涉及離子濃度大小比較、溶度積常數(shù)計(jì)算、離子方程式的書寫、化學(xué)試劑的選取等知識點(diǎn)，明確常見元素化合物性質(zhì)及物質(zhì)分離提純方法是解本題關(guān)鍵，難點(diǎn)是離子濃度大小比較，題目難度中等．