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.硫*渣是用黄铁矿制造硫*过程中排出的废渣,主要化学成分为SiO2(约45%)、Fe2O3(约40%)、Al2O3 (约10%)和MgO(约5%)。其同学设计了如下方案,分离样品中各种金属元素。
已知: Fe(OH)3的Ksp=4.0×10-38。请回答下列问题。
(1) 固体A的一种工业应用________;沉淀D的电子式___________。
(2) 溶液B中所含的金属阳离子有___________。(写离子符号)
(3) 若步骤②中调pH 为3.0,则溶液C中的Fe3+ 是否沉淀完全,通过计算说明______。
(4) 写出步骤④中全部反应的离子方程式_______________。
(5) 为了分析某硫*渣中铁元素的含量,先将硫*渣预处理,把铁元索还原成Fe2+,再用KMnO4标准溶液在**条件下进行氧化还原滴定。
①判断到达滴定终点的现象是__________。
②某同学称取2.000g硫*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0.0050 mol/L KMnO4标准溶液滴定,达到滴定终点时,消耗标准溶液20.00mL,则残留物中铁元素的质量分数是_________________。
【回答】
【*】 制造玻璃或光导纤维 Mg2+、A13+、Fe3+ Fe3+没有沉淀完全 OH-+ CO2=HCO3-、A1O2-+ 2H2O +CO2=Al(OH)3↓+ HCO3- 加最后一滴KMnO4标准溶液时,溶液变为紫红*,且在半分钟内不褪* 5.6%
【解析】本题以硫*渣中各种金属元素的分离流程为载体,考查流程的分析、溶度积的计算、电子式和离子方程式的书写、滴定终点的判断和计算。硫*渣的主要化学成分为SiO2、Fe2O3、Al2O3和MgO,加入过量盐*,Fe2O3、Al2O3、MgO溶解转化为FeCl3、AlCl3、MgCl2,SiO2与盐*不反应,固体A为SiO2,溶液B中含FeCl3、AlCl3、MgCl2和过量HCl;溶液B中加入NaOH溶液调pH=3.7,FeCl3转化为Fe(OH)3沉淀,溶液C中含AlCl3、MgCl2和NaCl;溶液C中加入过量NaOH溶液,AlCl3转化为NaAlO2,MgCl2转化为Mg(OH)2沉淀,沉淀D为Mg(OH)2,溶液D中含NaAlO2、NaCl、过量NaOH;溶液D中加过量CO2将NaOH转化为NaHCO3、NaAlO2转化为Al(OH)3沉淀。
(1)根据上述分析固体A为SiO2,SiO2可用于制玻璃或光导纤维。沉淀D为Mg(OH)2,Mg(OH)2的电子式为。
(2)溶液B中所含的金属离子为Fe3+、Mg2+、Al3+。
(3)Fe(OH)3的溶解平衡为Fe(OH)3(s)Fe3+(aq)+3OH-(aq),Ksp[Fe(OH)3]=c(Fe3+)·c3(OH-)=4.010-38,当pH=3.0时c(OH-)=110-11mol/L,则c(Fe3+)=4.010-38(110-11)3=4.010-5mol/L1.010-5mol/L,Fe3+没有沉淀完全。
(4)步骤④为向溶液D中加过量CO2,发生反应的离子方程式为CO2+OH-=HCO3-、CO2+AlO2-+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-。
(5)①用KMnO4溶液滴定Fe2+发生的离子反应为5Fe2++MnO4-+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O,由于KMnO4溶液本身呈紫红*,所以实验中不必加其他指示剂,滴定终点的现象是:加最后一滴KMnO4标准溶液时,溶液变为紫红*且在半分钟内不褪*。
②根据离子方程式,25.00mL溶液中n(Fe2+)=5n(MnO4-)=50.0050mol/L0.02L=0.0005mol,残留物中m(Fe)=0.0005mol56g/mol=0.112g,残留物中铁元素的质量分数为100%=5.6%。
知识点:电离平衡 水解平衡
题型:综合题
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