Question

2．欲探究某矿石可能是由FeCO₃、SiO₂、Al₂O₃中的一种或几种组成，探究过程如图所示．已知：碳酸不能溶解Al（OH）₃沉淀．

（1）试剂a是NaOH溶液．
（2）无色滤液与盐酸反应生成胶状沉淀的离子方程式是SiO₃2^-+2H⁺=H₂SiO₃↓．
（3）该矿石的组成是FeCO₃、SiO₂．
（4）若处理该矿石2.36kg，得到滤渣1.2kg，理论上至少需要1mol L^-1 HNO₃的体积为33.3L．

Answer 1

分析 矿石加硝酸生成气体，可说明含有FeCO₃，二氧化硅是和硝酸不反应的物质，所以得到的滤渣是二氧化硅，一定存在二氧化硅，滤渣溶解后加入盐酸生成硅酸胶状沉淀，碳酸亚铁和硝酸之间反应得到含有铁离子的盐溶液，只能加入氢氧化钠才能产生氢氧化铁沉淀，加入过量NaoH溶液后通入过量二氧化碳没有沉淀生成，说明没有Al₂O₃，根据物质的组成和性质进行推断．

解答 解：矿石加硝酸生成气体，可说明含有FeCO₃，二氧化硅是和硝酸不反应的物质，所以得到的滤渣是二氧化硅，一定存在二氧化硅，滤渣溶解后加入盐酸生成硅酸胶状沉淀，碳酸亚铁和硝酸之间反应得到含有铁离子的盐溶液，只能加入氢氧化钠才能产生氢氧化铁沉淀，加入过量NaoH溶液后通入过量二氧化碳没有沉淀生成，说明没有Al₂O₃．
（1）碳酸亚铁和硝酸之间反应得到含有铁离子的盐溶液，只能加入氢氧化钠才能产生氢氧化铁沉淀，所以试剂a是NaOH溶液，故答案为：NaOH溶液；
（2）二氧化硅是和硝酸不反应的物质，所以得到的滤渣是二氧化硅，滤渣加入氢氧化钠溶解后，得到硅酸钠溶液，加入盐酸生成硅酸胶状沉淀，即SiO₃2^-+2H⁺=H₂SiO₃↓，故答案为：SiO₃2^-+2H⁺=H₂SiO₃↓；
（3）根据以上分析，该矿石的组成是：FeCO₃、SiO₂，故答案为：FeCO₃、SiO₂；
（4）若处理该矿石2.36kg，得到滤渣二氧化硅1.2kg，所以碳酸亚铁的质量是：2.36kg-1.2kg=1.16kg=1160g，物质的量是：10mol，和稀硝酸之间反应得到含有铁离子的盐溶液，并产生NO气体，根据电子守恒，设理论上至少需要1mol L^-1 HNO₃的体积为x，则：10mol（3-2）=1mol/L×x（5-2），解得x=33.3L，故答案为：33.3．

点评 该题综合考查粗硅的制备、元素周期律的应用、物质的检验、氧化还原反应方程式的书写、尾气处理和原料的使用以及有关计算，是高考中的常见题型，难度较大，试题综合性强，侧重对学生能力的培养和解题方法的指导，有助于培养学生逻辑推理能力，提高学生灵活运用基础知识解决实际问题的能力．该试题还通过鼓励学生去大胆的猜想及拓展探究实验，考查学生的基本科学素养．该类试题综合性强，理论和实践的联系紧密，有的还提供一些新的信息，这就要求学生必须认真、细致的审题，联系所学过的知识和技能，进行知识的类比、迁移、重组，全面细致的思考才能得出正确的结论．