Question

17．蛇纹石矿可以看做由MgO、Fe₂O₃、Al₂O₃和SiO₂组成．某实验小组设计如图流程欲分别制得单质Mg、Fe、Al和Si．

请回答下列问题：
（1）滤液A中含有的阳离子有Mg²⁺、Al³⁺、Fe³⁺、H⁺．
（2）操作④中生成沉淀G的离子方程式为AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
（3）工业由Al₂O₃冶炼AI的化学反应方程式2Al₂O₃$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$4Al+3O₂；
（4）写出检验溶液F中主要阳离子的方法：在溶液中滴加KSCN溶液，若出现血红色，则有Fe³⁺．

Answer 1

分析 蛇纹石矿加盐酸溶解，发生反应的化学方程式为MgO+2HCl=MgCl₂+H₂O，Fe₂O₃+6HCl=2FeCl₃+3H₂O，Al₂O₃+6HCl=2AlCl₃+3H₂O，SiO₂不与盐酸反应，以固体形式先除去，因此，不溶物B为SiO₂，滤液A中除了Mg²⁺外，还有的金属离子是Al³⁺和Fe³⁺、H⁺，加入过量烧碱，滤液E为偏铝酸钠溶液，通入过量二氧化碳反应生成氢氧化铝沉淀，加热分解生成氧化铝，用电解法冶炼可生成铝；沉淀D为Fe（OH）₃和Mg（OH）₂，加入过量盐酸生成氯化铁和氯化镁，调节溶液pH=5～6时，促进铁离子水解，生成氢氧化铁沉淀，滤液H为氯化镁溶液，在HCl氛围中加热、蒸发结晶可得MgCl₂•6H₂O，脱水生成MgCl₂，电解可得Mg，据此答题．

解答 解：蛇纹石矿加盐酸溶解，发生反应的化学方程式为MgO+2HCl=MgCl₂+H₂O，Fe₂O₃+6HCl=2FeCl₃+3H₂O，Al₂O₃+6HCl=2AlCl₃+3H₂O，SiO₂不与盐酸反应，以固体形式先除去，因此，不溶物B为SiO₂，滤液A中除了Mg²⁺外，还有的金属离子是Al³⁺和Fe³⁺、H⁺，加入过量烧碱，滤液E为偏铝酸钠溶液，通入过量二氧化碳反应生成氢氧化铝沉淀，加热分解生成氧化铝，用电解法冶炼可生成铝；沉淀D为Fe（OH）₃和Mg（OH）₂，加入过量盐酸生成氯化铁和氯化镁，调节溶液pH=5～6时，促进铁离子水解，生成氢氧化铁沉淀，滤液H为氯化镁溶液，在HCl氛围中加热、蒸发结晶可得MgCl₂•6H₂O，脱水生成MgCl₂，电解可得Mg，
（1）根据上面的分析可知，滤液A中除了Mg²⁺外，还有的金属离子是Al³⁺和Fe³⁺、H⁺，故答案为：Mg²⁺、Al³⁺、Fe³⁺、H⁺；
（2）滤液A中含有镁离子、铁离子和铝离子，镁离子、铁离子和铝离子都和氢氧化钠反应生成氢氧化物沉淀，氢氧化镁、氢氧化铁不溶于氢氧化钠溶液中，但氢氧化铝易溶于氢氧化钠溶液中生成偏铝酸根离子，偏铝酸根离子和二氧化碳反应生成氢氧化铝和碳酸氢根离子，离子方程式为：AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
故答案为：AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
（3）工业上用电解Al₂O₃的方法冶炼AI，反应的化学反应方程式为2Al₂O₃$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$4Al+3O₂，故答案为：2Al₂O₃$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$4Al+3O₂；
（4）沉淀D为Fe（OH）₃和Mg（OH）₂，加入过量盐酸生成氯化铁和氯化镁，所以溶液F中主要含有阳离子为Fe³⁺ 等，检验Fe³⁺的方法为：在溶液中滴加KSCN溶液，若出现血红色，则有Fe³⁺，
故答案为：在溶液中滴加KSCN溶液，若出现血红色，则有Fe³⁺．

点评 本题考查了实验设计，涉及金属的冶炼、盐类的水解、离子方程式的书写等知识点，易错点是偏铝酸根离子和二氧化碳的反应方程式的书写，注意该反应中水参加反应，难度中等．