Question

3．榴石矿石可以看作CaO、FeO、Fe₂O₃、A1₂O₃、SiO₂组成．工业上对其进行综合利用的流程如下：

（1）用方程式表示盛放氢氧化钠溶液的试剂瓶不能用玻璃塞的原因2NaOH+SiO₂=Na₂SiO₃+H₂O；
（2）溶液Ⅰ中除了Ca²⁺外，还可能含有的金属阳离子有Al³⁺、Fe³⁺、Fe²⁺；
（3）步骤③中NaOH参加反应的离子方程式是Al（OH）₃+OH^-═[Al（OH）₄]^-，鼓入空气并充分搅拌的目的是使氢氧化亚铁全部转化为氢氧化铁．
（4）在工业生产中，步骤④通入过量CO₂而不加入盐酸的原因是使用二氧化碳可以避免盐酸过量导致生成的氢氧化铝溶解，同时二氧化碳容易制取且价格便宜，写出步骤④通入过量CO₂的离子方程式[Al（OH）₄]^-+CO₂=Al（OH）₃+HCO₃^-．
（5）试设计实验证明榴石矿中含有FeO（试剂任选，说明实验操作与现象）取少量矿石，加稀硫酸溶解后，向其中滴加酸性的高锰酸钾溶液，若紫色退去，证明矿石中含有FeO．

Answer 1

分析 榴石矿石可以看作CaO、FeO、Fe₂O₃、A1₂O₃、SiO₂组成，加入盐酸溶解过滤得到滤液中含氯化钙、氯化亚铁、氯化铁、氯化铝、盐酸，固体为SiO₂，溶液中加入氢氧化钠反应生成氢氧化铁、氢氧化亚铁、氢氧化铝，过滤得到沉淀物A加热过量氢氧化钠通入空气，氧化氢氧化亚铁生成沉淀物氢氧化铁和溶液Ⅱ为偏铝酸钠溶液，通入过量二氧化碳生成氢氧化铝沉淀，加热分解生成氧化铝；
（1）二氧化硅是酸性氧化物和碱反应生成盐和水；
（2）溶液Ⅰ除去钙离子，含有阳离子Fe²⁺、Fe³⁺、Al³⁺；
（3）步骤③中NaOH参加反应和氢氧化铝反应生成偏铝酸钠溶液，鼓入空气充分搅拌使为了氢氧化亚铁氧化为氢氧化铁；
（4）步骤④通入过量CO₂而不加入盐酸的原因是避免盐酸过量使氢氧化铝溶解，二氧化碳制备方法简单价格便宜，过滤的二氧化碳和四羟基合铝酸钠反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢钠；
（5）取少量矿石加入稀硫酸溶解后加入高锰酸钾溶液若褪色证明含有氧化亚铁．

解答 解：榴石矿石可以看作CaO、FeO、Fe₂O₃、A1₂O₃、SiO₂组成，加入盐酸溶解过滤得到滤液中含氯化钙、氯化亚铁、氯化铁、氯化铝、盐酸，固体为SiO₂，溶液中加入氢氧化钠反应生成氢氧化铁、氢氧化亚铁、氢氧化铝，过滤得到沉淀物A加热过量氢氧化钠通入空气，氧化氢氧化亚铁生成沉淀物氢氧化铁，和溶液Ⅱ为偏铝酸钠溶液，通入过量二氧化碳生成氢氧化铝沉淀，加热分解生成氧化铝；
（1）玻璃中的二氧化硅和氢氧化钠溶液反应，生成硅酸钠和水，反应的化学方程式为：2NaOH+SiO₂=Na₂SiO₃+H₂O，
故答案为：2NaOH+SiO₂=Na₂SiO₃+H₂O；
（2）依据流程分析判断，溶液Ⅰ除去钙离子，含有阳离子Fe²⁺、Fe³⁺、Al³⁺，
故答案为：Fe²⁺、Fe³⁺、Al³⁺；
（3）步骤③中NaOH参加反应和氢氧化铝反应生成偏铝酸钠溶液，反应的离子方程式为：Al（OH）₃+OH^-═[Al（OH）₄]^-，鼓入空气充分搅拌使为了氢氧化亚铁氧化为氢氧化铁，
故答案为：Al（OH）₃+OH^-═[Al（OH）₄]^-；使其中氢氧化亚铁氧化为氢氧化铁；
（4）步骤④通入过量CO₂而不加入盐酸的原因是避免盐酸过量使氢氧化铝溶解，二氧化碳制备方法简单价格便宜，步骤④通入过量CO₂的反应是二氧化碳和四羟基合铝酸钠反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢钠，反应的离子方程式为：[Al（OH）₄]^-+CO₂=Al （OH）₃↓+HCO₃^-，
故答案为：使用二氧化碳可以避免盐酸过量使氢氧化铝溶解，同时二氧化碳容易制备价格便宜，[Al（OH）₄]^-+CO₂=Al （OH）₃+HCO₃^-；
（5）取少量矿石加入稀硫酸溶解后充分反应，滴入高锰酸钾溶液若褪色证明矿石中含有氧化亚铁，
故答案为：取少量矿石加入稀硫酸溶解后充分反应，滴入高锰酸钾溶液若褪色证明矿石中含有氧化亚铁．

点评 本题考查了物质分离方法和流程分析判断，主要是实验操作和物质性质的理解应用，掌握基础是关键，题目难度中等．