Question

【題目】I.硫酸工業(yè)中廢渣稱為硫酸渣，其成分為SiO2、Fe2O3、Al2O3、MaO。某學(xué)習(xí)小組的同學(xué)設(shè)計(jì)以下方案，進(jìn)行硫酸渣中金屬元素的提取實(shí)驗(yàn)。

已知：溶液pH=3.7時(shí)，F(xiàn)e3+已經(jīng)沉淀完全；一水合氨其飽和溶液中c(OH－)約為1×10-3mol·L-1。

（1）寫出A與氫氧化鈉溶液反應(yīng)的離子方程式：______________________________。

（2）上述流程中兩次使用試劑①，推測(cè)試劑①應(yīng)該是____________（填字母）

A．氫氧化鈉　　 　B．氧化鋁　　 C．氨水　　　　 D．水

（3）H中溶質(zhì)是______________。（填化學(xué)式）

（4）溶液D到固體E過(guò)程中需要控制溶液pH=13，如果pH過(guò)小，可能導(dǎo)致的后果是______________ 。

（4）計(jì)算溶液F中c（Mg2+）=______________ （25℃時(shí)，氫氧化鎂的Ksp=5.6×10-12）

II.某化學(xué)興趣小組用下圖所示裝置進(jìn)行電化學(xué)原理的實(shí)驗(yàn)探究。

（1）A裝置為乙醇燃料電池，若X、Y均是銅，電解質(zhì)溶液為NaOH溶液，電池工作一段時(shí)間，X極附近生成磚紅色沉淀，查閱資料得知是Cu2O，試寫出該電極發(fā)生的電極反應(yīng)式為________________________。

（2）若B電池的電解質(zhì)溶液為500mL1.0mol/L的NaCl溶液，X、Y皆為惰性電極，當(dāng)電池工作一段時(shí)間斷開(kāi)電源K，Y電極有560mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況）無(wú)色氣體生成（假設(shè)電極產(chǎn)生氣體完全溢出，溶液體積不變）此時(shí)B電池溶液的pH=____________，要是該溶液恢復(fù)到原來(lái)的狀態(tài)，需加入____________（填物質(zhì)并注明物質(zhì)的量）。

Answer 1

【答案】SiO2＋2OH－=SiO32－＋H2O A NaHCO3和NaCl 鎂離子沉淀不完全或氫氧化鋁溶解不完全 5.6×10-10mol·L-1 2Cu-2e-+2OH-=Cu2O+H2O 13 通0.05mol的HCl

【解析】

I、（1）硫酸渣中的成分SiO2、Fe2O3、Al2O3、MgO，SiO2為酸性氧化物，Fe2O3、MgO為堿性氧化物，Al2O3為兩性氧化物，加過(guò)量鹽酸后，固體A為SiO2，固體A與NaOH溶液反應(yīng)的離子方程式為SiO2＋2OH－=SiO32－＋H2O；

（2）根據(jù)(1)的分析，濾液B中含有的離子有Mg2＋、Al3＋、Fe3＋、H＋、Cl－，根據(jù)信息，當(dāng)pH=3.7時(shí)，Fe3＋全部轉(zhuǎn)化為沉淀，加入試劑①調(diào)節(jié)pH=3.7，其目的是讓Fe3＋以Fe(OH)3形式沉淀出來(lái)，溶液D中加入試劑①，調(diào)節(jié)pH=13，根據(jù)信息，一水合氨其飽和溶液中c(OH－)約為1×10－3mol·L－1，其pH為=11，說(shuō)明加入試劑①為強(qiáng)堿，故A正確；

（3）根據(jù)（2）的分析，溶液D中含有金屬陽(yáng)離子是Mg2＋、Al3＋，加入NaOH溶液調(diào)pH=13，此時(shí)Al元素以AlO2－形式存在，固體E為Mg(OH)2，則溶液F中含有偏鋁酸鈉和氯化鈉，向F的溶液中通入過(guò)量的CO2，發(fā)生AlO2－＋CO2＋2H2O=Al(OH)3↓＋HCO3－，即溶液H中的溶質(zhì)為NaHCO3和NaCl；

（4）在強(qiáng)堿性條件下，鋁元素以AlO2－存在，鎂元素以Mg(OH)2存在，當(dāng)溶液的pH=13時(shí)，溶液呈強(qiáng)堿性，如果pH過(guò)小，可能導(dǎo)致的后果是鎂離子沉淀不完全或氫氧化鋁溶解不完全；

（5）溶液F中Mg(OH)2為飽和溶液，此時(shí)溶液的pH=13，即c(OH－)=10－1mol·L－1，c(Mg2＋)==5.6×10－10mol·L－1；

II、（1）X極附近生成磚紅色沉淀，該磚紅色沉淀為Cu2O，說(shuō)明此電極Cu失去電子轉(zhuǎn)化成Cu2O，即X電極反應(yīng)式為2Cu－2e－＋2OH－=Cu2O＋H2O；

（2）根據(jù)(1)的分析，X電極為陽(yáng)極，Y為陰極，Y電極的反應(yīng)式為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，n(OH－)=2n(H2)=×2=0.05mol，c(OH－)==0.1mol·L－1，即pH=13；X電極反應(yīng)式為2Cl－－2e－=Cl2↑，當(dāng)生成560mLH2時(shí)，生成Cl2的物質(zhì)的量為=0.025mol，而NaCl溶液中n(Cl－)=500×10－3L×1.0mol·L－1=0.5mol，顯然電解食鹽水，從體系中脫離出來(lái)的是H2和Cl2，因此恢復(fù)到原來(lái)狀態(tài)，需要通0.05mol的HCl。