硫酸工业中废渣称为硫酸渣,其成分为SiO2、Fe2O3、Al2O3、MgO.某探究性学习小组的同学设计以下方案,进行硫酸

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  • 解题思路:先判断各物质的组成,在根据题目要求分析该题.

    硫酸渣的成分为SiO2、Fe2O3、Al2O3、MgO,当向硫酸渣中加过量盐酸时,二氧化硅和盐酸不反应,所以固体A是二氧化硅,氧化铁、氧化铝、氧化镁和盐酸反应,所以溶液B的溶质是氯化镁、氯化铁、氯化铝、盐酸;向溶液B中加试剂①并调节溶液的PH值为3.7,结合题意溶液pH=3.7时Fe3+已经沉淀完全知,试剂①是能和氯化铁反应生成沉淀的物质且和铝离子反应没有沉淀生成,所以试剂①只能是强碱溶液,固体C是氢氧化铁;向溶液D中加入试剂①并调节溶液的PH值为13,溶液呈强碱性溶液,铝元素在溶液中以偏铝酸根离子存在,镁离子和氢氧根离子生成氢氧化镁沉淀,所以固体E是氢氧化镁;溶液F的溶质含有偏铝酸钠和氯化钠,向F溶液中通入过量二氧化碳气体,偏铝酸钠和二氧化碳反应生成氢氧化铝沉淀,所以G是氢氧化铝.

    (1)根据二氧化硅和氢氧化钠的性质写出相应的化学反应方程式.

    (2)能使铁离子产生沉淀,而铝离子不产生沉淀的物质只能是强碱.

    (3)在强碱性条件下,铝元素以偏铝酸根离子存在,镁元素以氢氧化镁存在,据此分析.

    (4)氢氧化铝的酸性比碳酸还弱,根据强酸制取弱酸知,偏铝酸钠和过量二氧化碳能反应生成氢氧化铝和碳酸氢钠.

    (5)根据c(Mg2+)=

    Ksp

    C(O

    H

    )

    2

    计算.

    硫酸渣的成分为SiO2、Fe2O3、Al2O3、MgO,当向硫酸渣中加过量盐酸时,二氧化硅和盐酸不反应,所以固体A是二氧化硅,氧化铁、氧化铝、氧化镁和盐酸反应,所以溶液B的溶质是氯化镁、氯化铁、氯化铝、盐酸;向溶液B中加试剂①并调节溶液的PH值为3.7,结合题意溶液pH=3.7时Fe3+已经沉淀完全知,试剂①是能和氯化铁反应生成沉淀的物质且和铝离子反应没有沉淀生成,所以试剂①只能是强碱溶液,固体C是氢氧化铁;向溶液D中加入试剂①并调节溶液的PH值为13,溶液呈强碱性溶液,铝元素在溶液中以偏铝酸根离子存在,镁离子和氢氧根离子生成氢氧化镁沉淀,所以固体E是氢氧化镁;溶液F的溶质含有偏铝酸钠和氯化钠,向F溶液中通入过量二氧化碳气体,偏铝酸钠和二氧化碳反应生成氢氧化铝沉淀,所以G是氢氧化铝.

    (1)通过以上分析知,A是二氧化硅,二氧化硅是酸性氧化物,能和强碱反应生成盐和水,

    所以反应方程式为:SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O.

    故答案为:SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O.

    (2)向溶液B中加试剂①并调节溶液的PH值为3.7,结合题意知,溶液pH=3.7时Fe3+已经沉淀完全知,试剂①是能和氯化铁反应生成沉淀的物质且和铝离子反应没有沉淀生成,所以试剂①只能是强碱溶液,符合条件的是A选项.

    故选A.

    (3)在强碱性条件下,铝元素以偏铝酸根离子存在,镁元素以氢氧化镁存在,当溶液的PH=13时,溶液呈强碱性,如果pH过小,可能导致的后果是镁离子沉淀不完全或氢氧化铝溶解不完全等.

    故答案为:镁离子沉淀不完全或氢氧化铝溶解不完全等.

    (4)通过以上分析知,固体E为Mg(OH)2,氢氧化铝的酸性比碳酸还弱,根据强酸制取弱酸知,偏铝酸钠和过量二氧化碳能反应生成氢氧化铝和碳酸氢钠,反应方程式为 NaAlO2+CO2+H2O=Al(OH)3↓+NaHCO3

    故答案为:Mg(OH)2;NaAlO2+CO2+H2O=Al(OH)3↓+NaHCO3

    (5)c(Mg2+)=

    Ksp

    C(OH−)2=

    5.6×10−12

    (0.1)2mol/L=5.6×10-10mol/L

    故答案为:5.6×10-10mol/L.

    点评:

    本题考点: 常见金属元素的单质及其化合物的综合应用;物质的分离、提纯的基本方法选择与应用.

    考点点评: 本题考查了物质的分离、提纯的方法选择及应用,难度不大,明确各物质的性质是解本题的关键.