Question

【題目】某礦渣所含各物質的質量分數如下表所示:

成分	SiO2	MgO	Fe2O3	Al2O3	CuO
質量分數/%	?	4.0	32	10.2	16

已知常溫下，幾種氫氧化物開始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示:

	Cu(OH)2	Mg(OH)2	Fe(OH)3	Al(OH)3
開始沉淀的pH	4.8	9.3	2.7	3.8
完全沉淀的pH	6.4	10.8	3.7	4.7

某課題組擬以上述礦渣為原料制備金屬、鋁、銅、鐵，其部分工藝流程如下：

請回答下列問題：

（1）沉淀I的主要用途是_______(答一條即可），步驟IV中調節pH范圍為______。

（2）由濾液II經幾步反應可得到需要制備的一種金屬的氧化物，濾液II中需要通入氣體的化學式為__________。

（3）寫出由濾液I得到濾液II的離子方程式:______________。

（4）濾液IV中含有的金屬陽離子是__________，分離金屬陽離子的操作是____________。

（5）工業上，冶煉鋁、鐵、銅、鎂的方法依次是_______(填字母）。

A.電解法、熱還原法、分解法、分解法

B.電解法、熱還原法、熱還原法、電解法

C.熱還原法、分解法、電解法、電解法 .

D.熱還原法、熱還原法、熱還原法、電解法

（6）工業上冶煉鋁、鐵、銅、鎂時選用的相應的原料為___________(填字母）。

A.Al2O3、Fe2O3、CuO、MgO

B.Al2O3、Fe2O3、CuCl2、MgCl2

C.AlCl3、FeCl3、CuO、MgCl2

D. Al2O3、Fe2O3、CuO、MgCl2

Answer 1

【答案】 作光導纖維（或制石英坩堝等） 3.7≤pH＜4.8 CO2 Al3++4OH-=AlO2-+2H2O Cu2+、Mg2+ 向溶液中加入過量氧化鎂或碳酸鎂，過濾（或向溶液中加入氫氧化鈉溶液，調節溶液pH為6.4~9.3，過濾） B D

【解析】考查化學工藝流程，（1）根據礦渣的成分，MgO、Fe2O3、CuO屬于堿性氧化物，Al2O3屬于兩性氧化物，SiO2屬于酸性氧化物，I加入足量鹽酸，SiO2不與鹽酸反應，因此沉淀I為SiO2，是作光導纖維或石英坩堝的原料；步驟IV得到Fe(OH)3，因此加入Cu(OH)2調節pH，使Fe(OH)3沉淀，pH最小值為3.7，最大值為4.8，范圍是3.7≤pH＜4.8；（2）濾液I中含有金屬陽離子是Mg2＋、Fe3＋、Al3＋、Cu2＋，步驟II中加入過量的氫氧化鈉溶液發生的反應是：Mg2＋＋2OH－=Mg(OH)2↓、Fe3＋＋3OH－=Fe(OH)3↓、Cu2＋＋2OH－=Cu(OH)2↓、Al3＋＋4OH－=AlO2－＋2H2O，濾液II溶質為NaAlO2、NaCl，制備的金屬氧化物是Al2O3，因此需要通入的氣體為CO2，發生的反應是AlO2－＋CO2＋2H2O=Al(OH)3↓＋HCO3－；（3）根據上述分析，離子反應方程式為Al3＋＋4OH－=AlO2－＋2H2O；（4）根據流程，以及礦渣中含有成分，因此濾液IV中含有金屬陽離子是Cu2＋和Mg2＋；根據氫氧化物開始沉淀和完全沉淀的pH數值，分離Mg2＋和Cu2＋的操作是向溶液中加入氫氧化鈉溶液，調節溶液的pH為6.4~9.3，過濾，或者操作是向溶液中加入過量氧化鎂或碳酸鎂，過濾；（5）K－Al通常用電解法冶煉，Zn－Cu通常用熱還原法冶煉，Cu以后金屬通常用熱分解法冶煉，故選項B正確；（6）工業上冶煉鋁通常電解熔融狀態下的氧化鋁，冶煉鐵通常用焦炭與氧化鐵發生氧化還原反應得到金屬鐵，冶煉銅通常用焦炭與氧化銅發生氧化還原反應得到金屬銅，冶煉金屬鎂通常用電解熔融狀態的氯化鎂，故選項D正確。