Question

从铝土矿（主要成分是Al₂O₃，含SiO₂、Fe₂O₃、MgO等杂质）中提取氧化铝的两种流程如下：
请回答下列问题：
（1）给滤液E中通入过量的NH₃，其反应的离子方程式是

 

．
（2）流程Ⅱ中加入烧碱溶液后，生成SiO₃^2-的离子方程式是

 

．
（3）验证滤液A中含Fe³⁺，可取少量滤液并加入

 

（填写试剂名称）．
（4）滤液C中溶质的主要成分是

 

（填化学式）．
（5）滤液F中离子电荷守恒的关系式为

 

．
（6）滤液C和滤液F共同的溶质为G，用惰性电极电解500mL 0.1mol?L^-1的G溶液，若阳极得56mL气体（标准状况），则所得溶液在常温下pH为

 

（忽略电解前后溶液体积的变化）．
（7）已知25℃时Mg（OH）₂的溶度积常数K_sp=1.8×10^-11．取适量的滤液A，加入一定量的烧碱溶液至达到沉淀溶解平衡，测得该溶液的pH=13.00，则25℃时残留在溶液中的c（Mg²⁺）=

 

 mol?L^-1．

Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用,难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质,制备实验方案的设计

专题：实验设计题

分析：根据工艺流程Ⅰ可知，铝土矿与盐酸反应得固体A为滤液A，则固体A为SiO₂，滤液A含有氯化铝、氯化铁、氯化镁等，滤液中加入过量的NaOH，可推知沉淀B为氢氧化铁、氢氧化镁，滤液B含有偏铝酸钠、氯化钠，所以向滤液B中通入过量二氧化碳，生成氢氧化铝沉淀与碳酸氢钠，沉淀C为Al（OH）₃，滤液C中含有NaCl、NaHCO₃；
根据工艺流程Ⅱ可知，铝土矿中的Al₂O₃、SiO₂能和氢氧化钠反应，可知固体D为Fe₂O₃、MgO等，滤液D为硅酸钠、偏铝酸钠，滤液中通入过量盐酸，沉淀E为硅酸，滤液E中含有氯化铝、NaCl和过量的HCl，通入过量氨气，沉淀F为氢氧化铝，滤液F为氯化钠、氯化铵溶液，据此解答即可．

解答： 解：根据工艺流程Ⅰ可知，铝土矿与盐酸反应得固体A为滤液A，则固体A为SiO₂，滤液A含有氯化铝、氯化铁、氯化镁等，滤液中加入过量的NaOH，可推知沉淀B为氢氧化铁、氢氧化镁，滤液B含有偏铝酸钠、氯化钠，所以向滤液B中通入过量二氧化碳，生成氢氧化铝沉淀与碳酸氢钠，沉淀C为Al（OH）₃，滤液C中含有NaCl、NaHCO₃；
根据工艺流程Ⅱ可知，铝土矿中的Al₂O₃、SiO₂能和氢氧化钠反应，可知固体D为Fe₂O₃、MgO等，滤液D为硅酸钠、偏铝酸钠，滤液中通入过量盐酸，沉淀E为硅酸，滤液E中含有氯化铝、NaCl和过量的HCl，通入过量氨气，沉淀F为氢氧化铝，滤液F为氯化钠、氯化铵溶液；
（1）根据以上分析，滤液E即氯化铝、NaCl和过量的HCl中通入过量的NH₃，离子方程式为：H⁺+NH₃?H₂O=NH₄⁺+H₂O，Al³⁺+3NH₃?H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺，
故答案为：H⁺+NH₃?H₂O=NH₄⁺+H₂O，Al³⁺+3NH₃?H₂O=Al（OH）₃↓+3NH₄⁺；
（2）二氧化硅与氢氧化钠反应生成硅酸钠和水，二氧化硅不能拆，故离子反应方程式为：SiO₂+2OH^-═SiO₃^2-+H₂O，故答案为：SiO₂+2OH^-═SiO₃^2-+H₂O；
（3）Fe³⁺与硫氰化钾溶液反应，使溶液变红色，检验滤液B中是否含Fe³⁺离子的方法为：取少量滤液B，向其中加入硫氰化钾溶液，溶液变红色，说明滤液中含Fe³⁺，溶液不变红色，说明滤液中不含Fe³⁺，故答案为：硫氰化钾；
（4）根据以上分析，滤液C中溶质的主要成分NaCl、NaHCO₃；故答案为：NaCl、NaHCO₃；
（5）根据以上分析，滤液F为氯化钠、氯化铵溶液，根据电荷守恒得c（NH₄⁺）+c（Na⁺）+c（H⁺）=c（OH^-）+c（Cl^-），
故答案为：c（NH₄⁺）+c（Na⁺）+c（H⁺）=c（OH^-）+c（Cl^-）；  
（6）根据以上分析，滤液C和滤液F共同的溶质为G即氯化钠，用惰性电极电解氯化钠溶液，阳极上的电极反应式为：2Cl^--2e^-=Cl₂↑，生成标准状况下56mL气体，即0.0025mol，转移电子数为0.005mol，所以阴极也有0.005mol的氢离子得电子生成氢气，所以生成氢氧根离子为0.005mol，c（0H^-）=

0.005mol

0.5L

=0.01mol/L，则c（H⁺）=

Kw

0.01

=10^-12mol/L，所以pH=12，故答案为：12；
（7）已知25℃时Mg（OH）₂的溶度积常数K_sp=1.8×10^-11，pH=13.00时溶液中的c（Mg²⁺）=

Ksp

c(0H -) 2

=

1.8×10 -11

0．12

=1.8×10^-9mol/L，故答案为：1.8×10^-9．

点评：本题以氧化铝提取工艺流程为载体，考查无机物推断、元素化合物性质及相互转化、除杂的方法、离子方程式、溶度积的计算等，难度中等．