Question

【題目】I.硫酸工業(yè)中廢渣稱為硫酸渣，其成分為SiO2、Fe2O3、Al2O3、MgO。某學習小組的同學設(shè)計以下方案，進行硫酸渣中金屬元素的提取實驗。

已知：溶液pH＝3.7時，Fe3＋已經(jīng)沉淀完全；一水合氨飽和溶液中c(OH－)約為1×10－3 mol·L－1。

（1）寫出A與氫氧化鈉溶液反應的化學方程式：______________。

（2）上述流程中兩次使用試劑①，推測試劑①應該是________ (填字母)。

A．氫氧化鈉　　　　　　B．氧化鋁 C．氨水 D．水

（3）H中溶質(zhì)是________。

（4）溶液D到固體E過程中需要控制溶液pH＝13，如果pH過小，可能導致的后果是_______的化學式

（5）計算溶液F中的c(Mg2＋)＝___________________(25 ℃時，氫氧化鎂的Ksp＝5.6×10－12)。

II.某化學興趣小組用下圖所示裝置進行電化學原理的實驗探究.

（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)生的電極反應式為___________。

（2）若B電池的電解質(zhì)溶液為500 mL 1.0mol/L的NaCl溶液，X、Y皆為惰性電極，當電池工作一段時間斷開電源K，Y電極有560mL（標準狀況）無色氣體生成（假設(shè)電極產(chǎn)生氣體完全溢出，溶液體積不變），此時B電池溶液的pH=_______，要使該溶液恢復到原來的狀態(tài)，需加入___________（填物質(zhì)并注明物質(zhì)的量）。

Answer 1

【答案】 SiO2+2NaOH = Na2SiO3 + H2O A NaHCO3 AI3+不能完全變?yōu)槠�鋁酸根 5.6×10-10 2Cu-2e-+2OH-=Cu2O + H2O 13 0.05mol HCI

【解析】I.（1）硫酸渣中只有SiO2不與鹽酸反應，但能夠和強堿反應生成硅酸鈉和水，反應的化學方程式：SiO2+2NaOH = Na2SiO3 + H2O ；正確答案：SiO2+2NaOH = Na2SiO3 + H2O。

（2）加入試劑①的目的要調(diào)節(jié)溶液的pH，加入的試劑既能與酸反應，同時溶液的pH能夠調(diào)整到pH=13，只能用氫氧化鈉溶液才能達到，一水合氨飽和溶液中c(OH－)約為1×10－3 pH=11，達不到pH=13；氧化鋁不能調(diào)整溶液到堿性， 正確選項A。

（3）F溶液中含有偏鋁酸根離子，通入足量的二氧化碳氣體，生成氫氧化鋁和碳酸氫鈉，所以H中溶質(zhì)是NaHCO3，正確答案：NaHCO3。

（4）溶液D到固體E過程中需要控制溶液pH＝13，如果pH過小，導致鋁離子不能完全轉(zhuǎn)化為偏鋁酸根離子，正確答案：AI3+不能完全變?yōu)槠�鋁酸根。

（5）pH＝13，c（OH-）=0.1mol/L，Ksp＝c(Mg2＋)×c2（OH-）=5.6×10－12，c(Mg2＋)= 5.6×10-10 mol/L，正確答案：5.6×10-10。

II.（1）通過題給信息可知，X、Y均是銅，但X極附近生成磚紅色沉淀，說明該極發(fā)生了氧化反應，銅在堿性環(huán)境下失電子變?yōu)?/span>Cu2O，極反應為2Cu-2e-+2OH-=Cu2O + H2O；正確答案：2Cu-2e-+2OH-=Cu2O + H2O。

（2）X、Y皆為惰性電極，電解NaCl溶液，總反應為2NaCl+2H2O=2NaOH+Cl2↑+H2↑, Y電極產(chǎn)生氫氣560mL（即0.025 mol），根據(jù)方程式可知生成NaOH的量為0.05 mol，NaOH溶液的濃度為0.05/0.5=0.1mol/L，c(H+)=10-13 mol/L，B電池溶液的pH=13；電解完成后，從溶液中溢出了氫氣和氯氣各0.025 mol，要使該溶液恢復到原來的狀態(tài)，需加入氯化氫氣體0.05 mol；正確答案：0.05mol HCI。