Question

【題目】某礦石主要成分有磁鐵礦(Fe3O4)、錳礦(MnO2和MnCO3)、氧化鋁(Al2O3)、石棉Mg3Si3O7(OH)4等。其中錳礦含量大于磁鐵礦含量。工業(yè)上將該礦石處理后提取鋁的工業(yè)流程如下：

已知：二氧化錳難溶于水、稀硫酸，溶于熱濃鹽酸。碳酸錳不溶于水，溶于稀硫酸。

(1)MnO2和MnCO3中，Mn元素的化合價(jià)分別是_________。

(2)石棉化學(xué)式為Mg3Si3O7(OH)4，它與硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為_________。

(3)濾渣A為____________(填化學(xué)式)

(4)步驟②中加入氫氧化鈉的作用是_________。

(5)已知不同金屬離子生成氫氧化物沉淀所需的pH如表：

離子	Fe3+	Al3+	Fe2+	Mg2+	Mn2+
開始沉淀的pH	2.7	3.7	7.0	9.3	7.8
完全沉淀的pH	3.7	4.7	9.6	10.8	9.8

步驟②中加入氫氧化鈉調(diào)節(jié)溶液的pH等于11，則濾渣B的成份是________。

(6)步驟③是往濾液中加入一種物質(zhì)后過(guò)濾，這種物質(zhì)是__________，過(guò)濾操作中使用的玻璃儀器有漏斗、_________；由D電解制備鋁的化學(xué)方程式為_____________。

Answer 1

【答案】+4、+2 Mg3Si3O7(OH)4+3H2SO4=3MgSO4+3H2SiO3↓+2H2O MnO2、H2SiO3 將Fe3+、Fe2+、Mg2+、Mn2+轉(zhuǎn)化為沉淀，使Al3+轉(zhuǎn)化為AlO2— Fe(OH)3、Mg(OH)2、Mn(OH)2 CO2 燒杯、玻璃棒 2Al2O3 4Al+O2↑

【解析】

(1)化合物中元素化合價(jià)之和為0；

(2)石棉的氧化物化學(xué)式為：3MgO3SiO22H2O，據(jù)此分析；

(3)該濾渣主要成分是不溶于硫酸和水的物質(zhì)；

(4)加氫氧化鈉溶液可以提高溶液pH值，使雜質(zhì)離子變?yōu)槌恋恚?/span>

(5)根據(jù)表格數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，注意堿過(guò)量氫氧化鋁會(huì)溶解；

(6)將偏鋁酸鹽轉(zhuǎn)化成沉淀的方法是通過(guò)量二氧化碳；過(guò)濾需要漏斗、玻璃棒、燒杯。

(1)MnO2中氧元素為-2價(jià)，所以Mn為+4價(jià)；MnCO3中氧元素為-2價(jià)，碳元素為+4價(jià)，所以Mn元素為+2價(jià)，故答案為：+4、+2；

(2)石棉的氧化物化學(xué)式為：3MgO3SiO22H2O，與硫酸反應(yīng)生成硫酸鎂和硅酸沉淀，故答案為：Mg3Si3O7(OH)4+3H2SO4=3MgSO4+3H2SiO3↓+2H2O；

(3)根據(jù)(2)可知生成了不溶于酸的硅酸，同時(shí)根據(jù)題目所給信息可知MnO2難溶于水、稀硫酸，故答案為：MnO2、H2SiO3；

(4)經(jīng)過(guò)過(guò)濾后，濾液中存在Fe3+、Fe2+、Mg2+、Mn2+、Al3+等離子，加入氫氧化鈉可以將Fe3+、Fe2+、Mg2+、Mn2+轉(zhuǎn)化為沉淀，同時(shí)可以使Al3+轉(zhuǎn)化為AlO2-，故答案為：將Fe3+、Fe2+、Mg2+、Mn2+轉(zhuǎn)化為沉淀，使Al3+轉(zhuǎn)化為AlO2-；

(5)根據(jù)題目所給表格可知，當(dāng)pH=11時(shí)，所有金屬離子都已經(jīng)沉淀，Al元素以AlO2-的形式存在，Fe2+沉淀后會(huì)迅速被氧化，故答案為：Fe(OH)3、Mg(OH)2、Mn(OH)2；

(6)偏鋁酸鹽溶液中通入二氧化碳可以生成氫氧化鋁沉淀，且不會(huì)溶解；過(guò)濾需要漏斗、玻璃棒、燒杯；工業(yè)上電解氧化鋁制取鋁單質(zhì)，方程式為：2Al2O34Al+O2↑，故答案為：CO2；燒杯、玻璃棒；2Al2O34Al+O2↑。