Question

19．某礦渣所含各物質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)如表所示：

成分	SiO2	MgO	Fe2O3	Al2O3	CuO
質(zhì)量分數(shù)（%）	？	4.0	32	10.2	16

已知常溫下，幾種氫氧化物開始沉淀和完全沉淀的pH如表所示：

	Cu（OH）2	Mg（OH）2	Fe（OH）3	Al（OH）3
開始沉淀的pH	4.8	9.3	2.7	3.8
完全沉淀的pH	6.4	10.8	3.7	4.7

某課題組擬以上述礦渣為原料制備金屬鎂、鋁、銅、鐵，其部分工藝流程如下：

請回答下列問題：
（1）沉淀Ⅰ的主要用途是制光導纖維（列一種即可），步驟Ⅳ中調(diào)節(jié)pH范圍為大于3.7小于4.8．
（2）由濾液Ⅱ經(jīng)幾步反應可得到需要制備的一種金屬的氧化物，濾液Ⅱ中需要通入氣體的化學式CO₂，反應的化學方程式為AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃+HCO₃^-．
（3）寫出由濾液Ⅰ得到濾液Ⅱ的離子方程式Al³⁺+4OH^-═AlO₂^-+2H₂O
（4）濾液Ⅳ中含有的金屬陽離子是Mg²⁺，Cu²⁺．
（5）工業(yè)上，冶煉鋁、鐵、銅、鎂的方法依次是B（填代號）．
A．電解法、熱還原法、分解法、分解法   B．電解法、熱還原法、熱還原法、電解法
C．熱還原法、分解法、電解法、電解法   D．熱還原法、熱還原法、熱還原法、電解法
根據(jù)上述流程圖，冶煉金屬時選擇的相應物質(zhì)的化學式依次是Al₂O₃、Fe₂O₃、CuO、MgCl₂．
（6）現(xiàn)有10t上述礦渣，理論上，可以冶煉2.24t鐵．

Answer 1

分析 礦渣加入足量鹽酸，二氧化硅不溶，過濾得到沉淀Ⅰ為二氧化硅，濾液中含有氯化鎂、氯化鋁、氯化鐵，氯化銅，加過量的氫氧化鈉鋁離子轉(zhuǎn)化為偏鋁酸鈉，氯化鎂、氯化鐵，氯化銅反應生成氫氧化鎂沉淀、氫氧化鐵沉淀、氫氧化銅沉淀，過濾得到濾液Ⅱ為偏鋁酸鈉溶液，沉淀Ⅱ為氫氧化鎂沉淀、氫氧化鐵沉淀、氫氧化銅沉淀，加鹽酸反應生成氯化鎂、氯化鐵，氯化銅，加入氫氧化銅控制pH值大于3.7小于4.8，使三價鐵離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀，據(jù)此分析解答．
（1）依據(jù)二氧化硅用途解答；要使氫氧化鐵沉淀，依據(jù)表中pH值分析解答；
（2）偏鋁酸鈉溶液中通入二氧化碳可生成氫氧化鋁沉淀，氫氧化鋁加熱生成氧化鋁和水；
（3）氯化鋁與足量氫氧化鈉反應生成偏鋁酸鈉和水、氯化鈉；
（4）依據(jù)氫氧化物開始沉淀和完全沉淀的pH解答；
（5）根據(jù)金屬的活動性強弱選擇合適的冶煉方法，一般來說，活潑金屬用電解法，較活潑金屬用熱還原法，不活潑金屬如Hg、Ag等用熱分解法冶煉；
（6）由礦渣中氧化鐵的質(zhì)量分數(shù)可以計算氧化鐵的質(zhì)量，根據(jù)煉鐵的化學方程式可以計算出煉出鐵的質(zhì)量．

解答 解：礦渣加入足量鹽酸，二氧化硅不溶，過濾得到沉淀Ⅰ為二氧化硅，濾液中含有氯化鎂、氯化鋁、氯化鐵，氯化銅，加過量的氫氧化鈉鋁離子轉(zhuǎn)化為偏鋁酸鈉，氯化鎂、氯化鐵，氯化銅反應生成氫氧化鎂沉淀、氫氧化鐵沉淀、氫氧化銅沉淀，過濾得到濾液Ⅱ為偏鋁酸鈉溶液，沉淀Ⅱ為氫氧化鎂沉淀、氫氧化鐵沉淀、氫氧化銅沉淀，加鹽酸反應生成氯化鎂、氯化鐵，氯化銅，加入氫氧化銅控制pH值大于3.7小于4.8，使三價鐵離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀，據(jù)此分析解答；
（1）沉淀Ⅰ的成分為二氧化硅，主要用途是制造光導纖維；依據(jù)氫氧化物開始沉淀和完全沉淀的pH表，可知要使三價鐵離子沉淀，銅離子、鎂離子不沉淀，則需滿足pH值大于3.7小于4.8；
故答案為：制光導纖維；大于3.7小于4.8；
（2）偏鋁酸鈉溶液中通入二氧化碳可生成氫氧化鋁和碳酸氫鈉，離子方程式：AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃+HCO₃^-；
故答案為：CO₂；AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃+HCO₃^-；
（3）氯化鋁與足量氫氧化鈉反應生成偏鋁酸鈉和水、氯化鈉，離子方程式：：Al³⁺+4OH^-═AlO₂^-+2H₂O；
故答案為：Al³⁺+4OH^-═AlO₂^-+2H₂O；
（4）濾液Ⅲ中含有鎂離子、銅離子、三價鐵離子，加入氫氧化銅調(diào)節(jié)pH值大于3.7小于6.4，則三價鐵離子全部轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀，所以濾液Ⅳ中含有離子為：Mg²⁺，Cu²⁺；
故答案為：Mg²⁺，Cu²⁺；
（5）鋁為活潑金屬用電解氧化鋁法冶煉、鐵性質(zhì)較活潑用熱還原法冶煉，反應物為氧化鐵與一氧化碳、銅性質(zhì)較活潑用熱還原法冶煉反應物氧化銅與氫氣或者一氧化碳、鎂性質(zhì)活潑用電解熔融氯化鎂方法冶煉；用到的物質(zhì)依次為：Al₂O₃；Fe₂O₃；CuO；MgCl₂；
故選：B；Al₂O₃；Fe₂O₃；CuO；MgCl₂；
（6）由表中數(shù)據(jù)可知礦渣所含氧化鐵質(zhì)量分數(shù)為32%，則10t礦渣中氧化鐵的質(zhì)量=10t×32%=3.2t；設可煉得鐵的質(zhì)量為x．
Fe₂O₃+3CO $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂
160           112
3.2t            x
解得x=2.24t．
故答案為：2.24．

點評 本題為工藝流程題，考查物質(zhì)的分離、提純，方程式的書寫，金屬冶煉的方法，有關(guān)方程式的計算，題目綜合性較強，難度較大．