Question

蛭（zhi）石可以用來生產耐火材料MgO和A1₂O₃，其主要成分為MgO、Fe ₂O₃、A1₂O₃、SiO₂．某中學化學小組設計了如下方案，利用蛭石來制備單質鎂、鋁、硅．（假設每次轉化所得固體成分只有一種）

（1）圖中標號處需加入的相應物質分別是①

 

②

 

（2）寫出單質A的一種用途

 

（3）已知此溫度下Fe（OH）₃的Ksp=1.0×10^-38，向濾液Ⅰ中加NaOH將溶液的pH控制在大于

 

，小于4.1（此時Al³⁺開始沉淀）
（4）加入試劑③時反應的離子方程式是

 

（5）由固體E生產單質C的化學方程式

 

（6）條件④是

 

．

Answer 1

考點：物質分離和提純的方法和基本操作綜合應用

專題：實驗設計題,元素及其化合物

分析：蛭石的成分可看成是由MgO、Fe₂O₃、Al₂O₃、SiO₂，由工藝流程圖可知：①是加入鹽酸，過濾得到濾渣Ⅰ為SiO₂；所以單質A是硅，濾液Ⅰ含有氯化鎂、氯化鐵、氯化鋁等，濾液Ⅰ加入氫氧化鈉溶液，氯化鋁溶于其中，濾液Ⅱ是偏鋁酸鈉和氯化鎂溶液，濾渣Ⅱ是氫氧化鐵，濾液Ⅱ加入過量的氫氧化鈉可以得到氫氧化鎂沉淀，即為濾渣Ⅲ，濾液Ⅲ是偏鋁酸鈉溶液，加入過量的二氧化碳可以得到氫氧化鋁沉淀，E是氧化鎂，單質C是鎂，單質B是Al，根據物質的性質來回答即可．

解答： 解：根據流程圖知道：蛭石的成分可看成是由MgO、Fe₂O₃、Al₂O₃、SiO₂，由工藝流程圖可知：①是加入鹽酸，過濾得到濾渣Ⅰ為SiO₂；所以單質A是硅，濾液Ⅰ含有氯化鎂、氯化鐵、氯化鋁等，濾液Ⅰ加入氫氧化鈉溶液，氯化鋁溶于其中，濾液Ⅱ是偏鋁酸鈉和氯化鎂溶液，濾渣Ⅱ是氫氧化鐵，濾液Ⅱ加入過量的氫氧化鈉可以得到氫氧化鎂沉淀，即為濾渣Ⅲ，濾液Ⅲ是偏鋁酸鈉溶液，E是氧化鎂，單質C是鎂，單質B是Al，根據物質的性質來回答即可．
（1）圖中①標號處需加入的相應物質是稀鹽酸（或硫酸），②是NaOH，故答案為：稀鹽酸（或硫酸）；NaOH；
（2）單質A是硅，可以做半導體材料，故答案為：做半導體材料；
（3）向濾液Ⅰ中加NaOH將溶液，保證鐵離子沉淀完全，根據此溫度下Fe（OH）₃的Ksp=1.0×10^-38，則沉淀鐵離子需要的c（OH^-）=

3	Ksp 10-5

=

3	10-38 10-5

=10^-11mol/L，pH=3，所以溶液的pH應大于，故答案為：3；
（4）濾液Ⅲ是偏鋁酸鈉溶液，通入過量的二氧化碳可以得到氫氧化鋁沉淀，即AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-，故答案為：AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
（5）E是氧化鎂，加入碳單質可以得到金屬鎂，即MgO+C

△   .

Mg+CO，故答案為：MgO+C

△   .

Mg+CO；
（6）氫氧化鋁受熱分解為氧化鋁D，電解熔融的氧化鋁可以制取金屬鋁，故答案為：電解（或通電）．

點評：本題考查Mg、Al、Fe、Si等元素化合物知識與物質的分離提純的應用、物質的量計算等知識點，難度大，理解工藝流程圖是解題關鍵，是對知識的綜合運用與對學生能力考查．