Question

從鋁土礦（主要成分是Al₂O₃，含SiO₂、Fe₂O₃、MgO等雜質(zhì)）中提取氧化鋁的兩種流程如下：
請回答下列問題：
（1）給濾液E中通入過量的NH₃，其反應(yīng)的離子方程式是

 

．
（2）流程Ⅱ中加入燒堿溶液后，生成SiO₃^2-的離子方程式是

 

．
（3）驗證濾液A中含F(xiàn)e³⁺，可取少量濾液并加入

 

（填寫試劑名稱）．
（4）濾液C中溶質(zhì)的主要成分是

 

（填化學(xué)式）．
（5）濾液F中離子電荷守恒的關(guān)系式為

 

．
（6）濾液C和濾液F共同的溶質(zhì)為G，用惰性電極電解500mL 0.1mol?L^-1的G溶液，若陽極得56mL氣體（標(biāo)準(zhǔn)狀況），則所得溶液在常溫下pH為

 

（忽略電解前后溶液體積的變化）．
（7）已知25℃時Mg（OH）₂的溶度積常數(shù)K_sp=1.8×10^-11．取適量的濾液A，加入一定量的燒堿溶液至達到沉淀溶解平衡，測得該溶液的pH=13.00，則25℃時殘留在溶液中的c（Mg²⁺）=

 

 mol?L^-1．

Answer 1

考點：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),制備實驗方案的設(shè)計

專題：實驗設(shè)計題

分析：根據(jù)工藝流程Ⅰ可知，鋁土礦與鹽酸反應(yīng)得固體A為濾液A，則固體A為SiO₂，濾液A含有氯化鋁、氯化鐵、氯化鎂等，濾液中加入過量的NaOH，可推知沉淀B為氫氧化鐵、氫氧化鎂，濾液B含有偏鋁酸鈉、氯化鈉，所以向濾液B中通入過量二氧化碳，生成氫氧化鋁沉淀與碳酸氫鈉，沉淀C為Al（OH）₃，濾液C中含有NaCl、NaHCO₃；
根據(jù)工藝流程Ⅱ可知，鋁土礦中的Al₂O₃、SiO₂能和氫氧化鈉反應(yīng)，可知固體D為Fe₂O₃、MgO等，濾液D為硅酸鈉、偏鋁酸鈉，濾液中通入過量鹽酸，沉淀E為硅酸，濾液E中含有氯化鋁、NaCl和過量的HCl，通入過量氨氣，沉淀F為氫氧化鋁，濾液F為氯化鈉、氯化銨溶液，據(jù)此解答即可．

解答： 解：根據(jù)工藝流程Ⅰ可知，鋁土礦與鹽酸反應(yīng)得固體A為濾液A，則固體A為SiO₂，濾液A含有氯化鋁、氯化鐵、氯化鎂等，濾液中加入過量的NaOH，可推知沉淀B為氫氧化鐵、氫氧化鎂，濾液B含有偏鋁酸鈉、氯化鈉，所以向濾液B中通入過量二氧化碳，生成氫氧化鋁沉淀與碳酸氫鈉，沉淀C為Al（OH）₃，濾液C中含有NaCl、NaHCO₃；
根據(jù)工藝流程Ⅱ可知，鋁土礦中的Al₂O₃、SiO₂能和氫氧化鈉反應(yīng)，可知固體D為Fe₂O₃、MgO等，濾液D為硅酸鈉、偏鋁酸鈉，濾液中通入過量鹽酸，沉淀E為硅酸，濾液E中含有氯化鋁、NaCl和過量的HCl，通入過量氨氣，沉淀F為氫氧化鋁，濾液F為氯化鈉、氯化銨溶液；
（1）根據(jù)以上分析，濾液E即氯化鋁、NaCl和過量的HCl中通入過量的NH₃，離子方程式為：H⁺+NH₃?H₂O=NH₄⁺+H₂O，Al³⁺+3NH₃?H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺，
故答案為：H⁺+NH₃?H₂O=NH₄⁺+H₂O，Al³⁺+3NH₃?H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺；
（2）二氧化硅與氫氧化鈉反應(yīng)生成硅酸鈉和水，二氧化硅不能拆，故離子反應(yīng)方程式為：SiO₂+2OH^-═SiO₃^2-+H₂O，故答案為：SiO₂+2OH^-═SiO₃^2-+H₂O；
（3）Fe³⁺與硫氰化鉀溶液反應(yīng)，使溶液變紅色，檢驗濾液B中是否含F(xiàn)e³⁺離子的方法為：取少量濾液B，向其中加入硫氰化鉀溶液，溶液變紅色，說明濾液中含F(xiàn)e³⁺，溶液不變紅色，說明濾液中不含F(xiàn)e³⁺，故答案為：硫氰化鉀；
（4）根據(jù)以上分析，濾液C中溶質(zhì)的主要成分NaCl、NaHCO₃；故答案為：NaCl、NaHCO₃；
（5）根據(jù)以上分析，濾液F為氯化鈉、氯化銨溶液，根據(jù)電荷守恒得c（NH₄⁺）+c（Na⁺）+c（H⁺）=c（OH^-）+c（Cl^-），
故答案為：c（NH₄⁺）+c（Na⁺）+c（H⁺）=c（OH^-）+c（Cl^-）；  
（6）根據(jù)以上分析，濾液C和濾液F共同的溶質(zhì)為G即氯化鈉，用惰性電極電解氯化鈉溶液，陽極上的電極反應(yīng)式為：2Cl^--2e^-=Cl₂↑，生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下56mL氣體，即0.0025mol，轉(zhuǎn)移電子數(shù)為0.005mol，所以陰極也有0.005mol的氫離子得電子生成氫氣，所以生成氫氧根離子為0.005mol，c（0H^-）=

0.005mol

0.5L

=0.01mol/L，則c（H⁺）=

Kw

0.01

=10^-12mol/L，所以pH=12，故答案為：12；
（7）已知25℃時Mg（OH）₂的溶度積常數(shù)K_sp=1.8×10^-11，pH=13.00時溶液中的c（Mg²⁺）=

Ksp

c(0H -) 2

=

1.8×10 -11

0．12

=1.8×10^-9mol/L，故答案為：1.8×10^-9．

點評：本題以氧化鋁提取工藝流程為載體，考查無機物推斷、元素化合物性質(zhì)及相互轉(zhuǎn)化、除雜的方法、離子方程式、溶度積的計算等，難度中等．