Question

欲探究某礦石可能是由FeCO₃、SiO₂、Al₂O₃中的一種或幾種組成，探究過程如下圖所示。已知：碳酸不能溶解Al(OH)₃沉淀。

（1）Si在周期表中的位置是     。

（2）下列說法正確的是     。

a．酸性：H₂CO₃＞H₂SiO₃

b．結合質子的能力：CO₃^2->AlO₂^->HCO₃^-

c．穩定性：H₂O＞CH₄＞SiH₄

d．離子半徑：O^2－＜Al³⁺

（3）該礦石的組成是      ，濾渣和NaOH溶液反應的離子方程式是     。

（4）該礦石和1 mol L^－1HNO₃反應的離子方程式      。

（5）工業上依據上述實驗原理處理該礦石，將反應池逸出的氣體與一定量的O₂混合循環通入反應池中，目的是      ；若處理該礦石2.36×10³ kg，得到濾渣1.2×10³ kg，理論上至少需要1 mol L^－1 HNO₃的體積為      L。

 

Answer 1

（1）（1分）第三周期、ⅣA族     （2）（2分）ac

 （3）（2分）FeCO₃和SiO₂             （2分）SiO₂+2OH^— = SiO₃^2—+H₂O        

 （4）（2分）3FeCO₃+10H⁺+NO₃^— =3Fe³⁺ +3CO₂↑+NO↑+5H₂O

（5）（2分）NO循環使用能減少環境污染，NO跟H₂O、O₂反應后又得到硝酸提高原料利用率   （2分）3×10⁴

解析:（1）硅是14號元素，位于第三周期、ⅣA族。

（2）考查元素周期律的應用。酸越弱相應的酸根越容易結合氫離子，所以AlO₂^- > CO₃^2->HCO₃^-。離子半徑：O^2－＞Al³⁺，所以ac正確。

（3）礦石加入硝酸生成氣體，并且有不溶性物質存在，說明含有FeCO₃、SiO₂。濾液加入過量的氫氧化鈉然后再通入二氧化碳沒有沉淀，說明沒有Al₂O₃。

（4）FeCO₃中鐵的化合價是＋2價，和硝酸反應發生氧化還原反應，方程式為3FeCO₃+10H⁺+NO₃^—= 3Fe³⁺ +3CO₂↑+NO↑+5H₂O。

（5）反應池逸出的氣體是NO，屬于大氣污染物，因此要循環使用，防止污染空氣。NO溶于水和因為反應重新生成硝酸，可以重復使用。礦石是2.36×10³ kg，得到濾渣是1.2×10³ kg，所以FeCO₃是1160kg，物質的量是10000mol，可失去10000mol電子，根據原子得失守恒可得需要硝酸30000mol，故理論上至少需要1 mol L^－1 HNO₃的體積為3×10⁴L