Question

硫酸工業(yè)中廢渣的成分為SiO₂、Fe₂O₃、Al₂O₃、MgO．某探究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)設(shè)計以下方案，進行硫酸渣中金屬元素的提取實驗．

已知：陽離子以氫氧化物形式完全沉淀時溶液的pH：

沉淀物	Fe（OH）3	Al（OH）3	Mg（OH）2
pH	3.4	5.2	12.4

一水合氨電離常數(shù)K_b=1.8×10^-5，其飽和溶液中c（OH^-）約為1×10^-3mol?L^-1．
請回答：
（1）寫出A與氫氟酸反應(yīng)的化學(xué)方程式：

 

．
（2）上述流程中兩次使用試劑X，推測試劑X是

 

（填以下字母編號）
A．水　　　　B．氧化鋁　　　 C．氨水　　 　D．氫氧化鈉
（3）溶液D到固體E過程中需要控制溶液pH=13，如果pH過小，可能導(dǎo)致的后果
是

 

．（任寫2點）
（4）寫出F→H的反應(yīng)離子方程式：

 

．
（5）證明H溶液的主要陰離子（Cl^-、OH^-除外）的方法是

 

．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)硫酸工業(yè)中廢渣的成分及與鹽酸反應(yīng)情況分析固體A組成，然后寫出A與氫氟酸反應(yīng)的化學(xué)方程式；
（2）根據(jù)試劑X的作用是中和溶液中的氫離子，且需要調(diào)節(jié)溶液pH達到13進行分析；
（3）根據(jù)控制溶液pH=13的目的是使鎂離子變成氫氧化鎂沉淀和將鋁離子轉(zhuǎn)化成偏鋁酸根離子進行解答；
（4）溶液F中含有偏鋁酸根離子，偏鋁酸根離子與過量二氧化碳反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀和碳酸氫鈉，據(jù)此寫出反應(yīng)的離子方程式；
（5）根據(jù)檢驗碳酸氫根離子的方法進行解答．

解答：解：（1）硫酸工業(yè)中廢渣的成分為SiO₂、Fe₂O₃、Al₂O₃、MgO，硫酸渣中只有二氧化硅和鹽酸不反應(yīng)，所以A是二氧化硅，二氧化硅與氫氟酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為：SiO₂+4HF=SiF₄↑+2H₂O，
故答案為：SiO₂+4HF=SiF₄↑+2H₂O；
（2）試劑X的作用是中和溶液中的氫離子，生成氫氧化物沉淀，由于氨水中一水合氨為弱堿，其堿性無法溶解氫氧化鋁，而水為中性、氧化鋁無法使溶液pH=13，所以試劑X為氫氧化鈉，
故答案為：D；
（3）根據(jù)流程圖可知，固體C是氫氧化鐵，E是氫氧化鎂，所以如果氫氧化鈉不足，則鎂離子沉淀不完全，且氫氧化鋁溶解也不完全，
故答案為：鎂離子沉淀不完全、氫氧化鋁溶解不完全；
（4）溶液F是氫氧化鈉和偏鋁酸鈉的混合物，所以通入足量的CO₂是生成沉淀氫氧化鋁，而溶液中的溶質(zhì)則是碳酸氫鈉，反應(yīng)的離子方程式為：AlO₂^-+CO₂+2H₂O═Al（OH）₃↓+HCO₃^-，
故答案為：AlO₂^-+CO₂+2H₂O═Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
（5）溶液H中含有的陰離子除了Cl^-、OH^-外，還含有碳酸氫根離子，檢驗碳酸氫根離子的方法為：取1-2 mL H溶液，加入過量BaCl₂（CaCl₂）溶液，沒有沉淀產(chǎn)生，再滴加入NaOH溶液，有白色沉淀產(chǎn)生，（或再滴加入鹽酸，有無色無味氣體產(chǎn)生），證明含有HCO₃^-，
故答案為：取1-2 mL H溶液，加入過量BaCl₂（CaCl₂）溶液，沒有沉淀產(chǎn)生，再滴加入NaOH溶液，有白色沉淀產(chǎn)生，（或再滴加入鹽酸，有無色無味氣體產(chǎn)生），證明含有HCO₃^-．

點評：本題考查了物質(zhì)的分離與提純、常見離子的檢驗，題目難度中等，注意掌握常見離子的性質(zhì)及檢驗方法，能夠正確書寫常見反應(yīng)的化學(xué)方程式、離子方程式．