Question

3．（1）水被稱為“生命之源”，為了給某地區(qū)的人民尋找合適的飲用水源，某化學(xué)小組對(duì)附近山上的泉水進(jìn)行了分析，結(jié)果顯示水體硬度超標(biāo)，其水體中主要含Ca²⁺、Mg²⁺、HCO3^-和Cl^-．則該水源屬于暫時(shí)（填“暫時(shí)”或“永久”）硬水，可通過加熱煮沸來降低水體的硬度，水體中的Ca²⁺、Mg²⁺在加熱煮沸后將分別轉(zhuǎn)化為CaCO₃、Mg（OH）₂形成水垢．
（2）我國化工專家侯德榜，改進(jìn)氨堿法設(shè)計(jì)了“聯(lián)合制堿法”，為世界制堿工業(yè)作出了突出貢獻(xiàn)．生產(chǎn)流程如圖：

①向沉淀池中通入NH₃和CO₂氣體時(shí)，正確的順序是先通入NH₃至飽和后再通入CO₂至飽和．
②流程圖中X表示的物質(zhì)是CO₂．
（3）貴州鋁廠是目前我國最大的電解鋁生產(chǎn)基地．所需生產(chǎn)原料Al₂O₃可以從鋁土礦（主要成分是Al₂O₃，含SiO₂、Fe₂O₃、MgO等雜質(zhì)）中提取，其工藝流程如下：

請(qǐng)回答下列問題：
①固體A是SiO₂，濾液E中含有的溶質(zhì)是NaCl和NaHCO₃．
②已知298K時(shí)，Mg（OH）₂的容度積常數(shù)K_sp=5.6×10^-12，取適量的濾液B，加入一定量的燒堿達(dá)到沉淀溶解平衡時(shí)，測(cè)得pH=13.0，則此時(shí)溶液中的c（Mg²⁺）=5.6×10^-10mol•L^-1．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)水的硬度是由鈣和鎂的碳酸氫鹽或氯化物等引起的，這種硬度叫做暫時(shí)硬度，加熱煮沸后會(huì)生成碳酸鈣和氫氧化鎂沉淀；
（2）在聯(lián)合制堿法中，聯(lián)合制堿法包括兩個(gè)過程：第一個(gè)過程與氨堿法相同，將氨通入飽和食鹽水而成氨鹽水，再通入二氧化碳生成碳酸氫鈉沉淀，經(jīng)過濾、洗滌得NaHCO₃微小晶體，再煅燒制得純堿產(chǎn)品，放出的二氧化碳?xì)怏w可回收循環(huán)使用，其濾液是含有氯化銨和氯化鈉的溶液，向含有氯化銨和氯化鈉的濾液中加入細(xì)粉狀的氯化鈉，并通入氨氣，可以使氯化銨單獨(dú)結(jié)晶沉淀析出，經(jīng)過濾、洗滌和干燥即得氯化銨產(chǎn)品；
（3）由工藝流程甲可知，向鋁土礦（主要成分是Al₂O₃，含SiO₂、Fe₂O₃、MgO等雜質(zhì)）中加入鹽酸，鋁土礦與鹽酸反應(yīng)得固體A為濾液B，則固體A為SiO₂，濾液B含有氯化鋁、氯化鐵、氯化鎂等，濾液中加入過量的NaOH，可推知沉淀C為氫氧化鐵、氫氧化鎂，濾液D含有偏鋁酸鈉、氯化鈉、NaOH，所以向?yàn)V液D中通入過量二氧化碳，生成氫氧化鋁沉淀與碳酸氫鈉，沉淀F為Al（OH）₃，濾液E中含有NaCl、NaHCO₃，氫氧化鋁灼燒得氧化鋁，據(jù)此答題．

解答 解：（1）根據(jù)水的硬度是由鈣和鎂的碳酸氫鹽或氯化物等引起的，這種硬度叫做暫時(shí)硬度，加熱煮沸后會(huì)生成碳酸鈣和氫氧化鎂沉淀，
故答案為：暫時(shí)；CaCO₃；Mg（OH）₂；
（2）在聯(lián)合制堿法中，聯(lián)合制堿法包括兩個(gè)過程：第一個(gè)過程與氨堿法相同，將氨通入飽和食鹽水而成氨鹽水，再通入二氧化碳生成碳酸氫鈉沉淀，經(jīng)過濾、洗滌得NaHCO₃微小晶體，再煅燒制得純堿產(chǎn)品，放出的二氧化碳?xì)怏w可回收循環(huán)使用，其濾液是含有氯化銨和氯化鈉的溶液，向含有氯化銨和氯化鈉的濾液中加入細(xì)粉狀的氯化鈉，并通入氨氣，可以使氯化銨單獨(dú)結(jié)晶沉淀析出，經(jīng)過濾、洗滌和干燥即得氯化銨產(chǎn)品，
①由于氨氣易溶于水，所以向沉淀池中通入NH₃和CO₂氣體時(shí)，正確的順序是先通入NH₃至飽和后再通入CO₂至飽和，
故答案為：先通入NH₃至飽和后再通入CO₂至飽和；
②根據(jù)上面的分析可知，流程圖中X表示的物質(zhì)是CO₂，
故答案為：CO₂；
（3）由工藝流程甲可知，向鋁土礦（主要成分是Al₂O₃，含SiO₂、Fe₂O₃、MgO等雜質(zhì)）中加入鹽酸，鋁土礦與鹽酸反應(yīng)得固體A為濾液B，則固體A為SiO₂，濾液B含有氯化鋁、氯化鐵、氯化鎂等，濾液中加入過量的NaOH，可推知沉淀C為氫氧化鐵、氫氧化鎂，濾液D含有偏鋁酸鈉、氯化鈉、NaOH，所以向?yàn)V液D中通入過量二氧化碳，生成氫氧化鋁沉淀與碳酸氫鈉，沉淀F為Al（OH）₃，濾液E中含有NaCl、NaHCO₃，氫氧化鋁灼燒得氧化鋁，
①根據(jù)上面的分析可知，固體A是SiO₂，濾液E中含有的溶質(zhì)是 NaCl和NaHCO₃，
故答案為：SiO₂； NaCl和NaHCO₃；
②溶液的pH=13.0時(shí)，溶液中c（OH^-）=0.1mol/L，由氫氧化鎂溶度積常數(shù)計(jì)算鎂離子濃度，Ksp=c（Mg²⁺）c²（OH^-）=5.6×10^-12 ，代入計(jì)算得到c（Mg²⁺）=5.6×10^-10 mol/L，
故答案為：5.6×10^-10．

點(diǎn)評(píng) 本題是一道綜合題，涉及化學(xué)和生活、工業(yè)應(yīng)用、工業(yè)流程、沉淀的溶解平衡計(jì)算等，能較好的考查學(xué)生分析和解決問題的能力，能較好地考查了元素及其化合物的相關(guān)性質(zhì)，題目難度中等，答題時(shí)注意基礎(chǔ)知識(shí)的靈活運(yùn)用．