Question

【題目】某硫酸工業廢渣的主要成分為SiO2、MgO、Al2O3、Fe2O3等。回收廢渣中金屬元素的工藝流程如下：

已知常溫條件下：

①陽離子以氫氧化物形式開始沉淀和恰好完全沉淀(陽離子濃度等于10-5mol/L)時的pH如下表所示。

陽離子	Fe3+	A13+	Mg2+
開始沉淀時的pH	1.9	3.7	9.6
恰好完全沉淀時的pH	3.2	5.2	11.0

②飽和氨水溶液中c(OH-)約為1×10-3mol/L。

請回答下列問題:

（1）固體C為________(填化學式)。

（2）上述流程中兩次使用試劑X，試劑X是________(填“氨水”或“氫氧化鈉”)，其理由是________ 。

（3）向溶液D中滴人試劑X的過程中，發生反應的離子方程式有Mg2++2OH-=Mg(OH)2、________、________。

（4）溶液D→固體E的過程中需要控制溶液pH=13，如果pH過小，可能導致的后果是________。

（5）寫出溶液F→溶液H的離子方程式: ________ 。

（6）Ksp[Mg(OH)2]= ________。

Answer 1

【答案】 Fe(OH)3 氫氧化鈉 經過計算飽和氨水的pH=11，使用氨水不能將溶液調至pH=13，所以選擇氫氧化鈉調節溶液酸堿性 Al3++3OH-=Al(OH)3↓ Al(OH)3+OH-=A1O2-+2H2O 鎂離子沉淀不完全或氫氧化鋁溶解不完全 A1O2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3- 10-11

【解析】廢渣中加入過量的鹽酸，MgO、Al2O3、Fe2O3分別溶解生成相應的Mg2+ 、Al3+、 Fe3+，而SiO2不溶解，所以固體A為SiO2；溶液B中加入試劑X，調節pH=3.7生成固體C為氫氧化鐵，溶液D中加入試劑X，調溶液pH=13，則產生氫氧化鎂沉淀，說明此時鋁離子應以偏鋁酸根子存在，在試劑X為強堿情況下，溶液F含有偏鋁酸根離子與通入足量的二氧化碳氣體反應，生成氫氧化鋁沉淀，溶液H中含有碳酸氫根離子。

（1）固體C應為Fe(OH)3固體；正確答案：Fe(OH)3。

（2）根據題給信息可知飽和氨水溶液中c(OH-)約為1×10-3mol/L，溶液pH=11，所以只能選擇強堿溶液調節溶液調至pH=13，因此上述流程中兩次使用試劑均為氫氧化鈉溶液；正確答案：氫氧化鈉 ；經過計算飽和氨水的pH=11，使用氨水不能將溶液調至pH=13，所以選擇氫氧化鈉調節溶液酸堿性。

（3）D溶液中含有Mg2+、Al3+；逐滴加入氫氧化鈉溶液，Al3+先與OH-反應生成Al(OH)3沉淀，然后Al(OH)3繼續與過量的氫氧化鈉溶液反應，生成偏鋁酸根離子，沉淀溶解，離子方程式為Al3++3OH-=Al(OH)3↓、Al(OH)3+OH-=A1O2-+2H2O；正確答案：Al3++3OH-=Al(OH)3↓、Al(OH)3+OH-=A1O2-+2H2O。

（4）溶液D（含有Mg2+、Al3+）→固體E（Mg(OH)2）的過程中需要控制溶液pH=13，如果pH過小，導致氫氧化鈉溶液加的量不足，會導致鎂離子沉淀不完全或氫氧化鋁固體溶解不完全；正確答案：鎂離子沉淀不完全或氫氧化鋁溶解不完全。

（5）溶液F為偏鋁酸鈉溶液，通入足量的二氧化碳氣體生成氫氧化鋁沉淀和碳酸氫鈉，離子方程式為：A1O2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-；正確答案：A1O2-+CO2+2H2O==Al(OH)3↓+ HCO3-。

（6）根據題給信息可知：陽離子以氫氧化物形式開始沉淀和恰好完全沉淀(陽離子濃度等于10-5mol/L)，即c(Mg2+)=10-5mol/L，溶液的pH=11時，氫氧化鎂沉淀完全，c(OH-)=10-3 mol/L, Ksp[Mg(OH)2]= c(Mg2+)×c2(OH-)=10-5×(10-3)2=10-11；正確答案：10-11。