问题 问答题

硫酸渣是用黄铁矿制造硫酸过程中排出的废渣,主要化学成分为SiO2:约45%,Fe2O3:约40%,Al2O3:约10%,MgO:约5%.目前我国已经在技术上取得突破--用硫酸渣炼铁.

I.某学生探究性学习小组的同学设计了不同的方案,用化学基本知识进行金属元素的提取实验(已知25℃氢氧化镁Ksp=5.6×10-12;氢氧化铁Ksp=3.5×10-38;一水合氨电离常数K=1.8×10-5,其饱和溶液中c(OH-)约为1×10-3mol•L-1).

方案一:

请回答:

(1)写出固体E的化学式:______.

(2)试剂①是______

A.氢氧化钠    B.氧化铝      C.氨水    D.水

(3)若要准确测定溶液的pH是否达到3.7,下列物品中可供使用的是______

A.石蕊试液    B.广泛pH试纸  C.精密pH试纸  D.pH计

(4)溶液H中溶质的化学式:______

(5)要将固体C、固体E和固体G都转化为相应的稳定的氧化物,需进行的实验操作为______.

(6)若不考虑溶液体积的变化,请计算溶液H中c(Mg2+)=______.

方案二:

请回答:

(7)此方案的主要问题有:______

(8)写出由溶液M→固体乙这个过程中,最主要化学反应的离子方程式:______

II.为了分析某硫酸渣中铁元素的含量,先将硫酸渣预处理,把铁元素还原成Fe2+,再用KMnO4标准溶液在酸性条件下进行氧化还原滴定,反应的离子方程式是:5Fe2++MnO4-+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O.

(1)判断到达滴定终点的现象是______.

(2)某同学称取2.000g硫酸渣,预处理后在容量瓶中配制成100mL溶液,移取25.00mL,试样溶液,用1.000×10-2mol•L-1KMnO4标准溶液滴定.达到滴定终点时,消耗标准溶液10.00mL,则残留物中铁元素的质量分数是______.

答案

I.根据硫酸渣的成分为SiO2、Fe2O3、Al2O3、MgO,当向硫酸渣中加过量盐酸时,二氧化硅和盐酸不反应,所以固体A是二氧化硅,氧化铁、氧化铝、氧化镁和盐酸反应,所以溶液B的溶质是氯化镁、氯化铁、氯化铝、盐酸(过量);向溶液B中加试剂①并调节溶液的pH值为3.7,结合题意溶液pH=3.7时Fe3+已经沉淀完全知,试剂①是能和氯化铁反应生成沉淀的物质且和铝离子反应没有沉淀生成,所以试剂①只能是强碱溶液,固体C是氢氧化铁;向溶液D中加入试剂①并调节溶液的pH值为13,溶液呈强碱性溶液,铝元素在溶液中以偏铝酸根离子存在,镁离子和氢氧根离子生成氢氧化镁沉淀,所以固体E是氢氧化镁;溶液F的溶质含有偏铝酸钠和氯化钠,向F溶液中通入过量二氧化碳气体,偏铝酸钠和二氧化碳反应生成氢氧化铝沉淀,所以G是氢氧化铝,

(1)固体E是氢氧化镁,故答案为:Mg(OH)2

(2)试剂①是强碱溶液,故选:A;     

(3)因PH值精确到小数点后一位,而石蕊试液测得的PH值在一个范围内,广泛pH试纸测得的PH值是一个整数,精密pH试纸、pH计均可准确到小数点后一位,故选:CD;          

(4)溶液F的溶质含有偏铝酸钠和氯化钠,向F溶液中通入过量二氧化碳气体,偏铝酸钠和二氧化碳反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢钠,故答案为:NaCl、NaHCO3

(5)固体C是氢氧化铁,固体E是氢氧化镁,固体G是氢氧化铝,加热均可分解得到对应的氧化物,故答案为:灼烧; 

(6)因溶液的PH值为13,C(OH-)=10-1mol•L-1,Ksp=C(Mg2+)×C2(OH-)=C(Mg2+)×10-2=5.6×10-12,所以C(Mg2+)=5.6×10-10 mol•L-1,故答案为:5.6×10-10 mol•L-1

(7)①产品不纯,最后产物中大多数是二氧化硅;②步骤多试剂消耗题量大,故答案为:①产品不纯,最后产物中大多数是二氧化硅;②步骤多试剂消耗题量大;

(8)溶液主要含有硅酸钠,硅酸钠和二氧化碳反应生成硅酸沉淀和碳酸氢钠,方程式为:Na2SiO3+2CO2+2H2O=H2SiO3↓+2NaHCO3,故答案为:SiO32-+2CO2+2H2O=H2SiO3↓+2HCO32-

II.(1)因KMnO4标准溶液本身就是一种指示剂,故答案为:与滴下最后一滴KMnO4标准溶液时,溶液颜色变为紫红色,且在半分钟内不褪色;

(2)利用关系式法计算:

       5Fe2+MnO4-

 2×10-5mol     1.000×10-2mol•L-1×0.01L×4

铁元素的质量为:2×10-3mol×56g/mol=1.12×10-1g,铁元素的质量分数为 

1.12×10 -1g
2.000g
×100%=5.6%,故答案为:5.6%.

单项选择题
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