Question

欲探究某矿石可能是由FeCO₃、SiO₂、Al₂O₃中的一种或几种组成，探究过程如下图所示。已知：碳酸不能溶解Al(OH)₃沉淀。

（1）Si在周期表中的位置是               。

（2）下列说法正确的是           。

a．酸性：H₂CO₃＞H₂SiO₃

b．原子半径：O＜C＜Si＜Al

c．稳定性：H₂O＞CH₄＞SiH₄

d．离子半径：O^2－＜Al³⁺

（3）该矿石的组成是                ，滤渣和NaOH溶液反应的离子方程式是                                                            。

（4）该矿石和1 mol L^－1HNO₃反应的离子方程式                                  。

（5）工业上依据上述实验原理处理该矿石，将反应池逸出的气体与一定量的O₂混合循环通入反应池中，目的是                                                    ；若处理该矿石2.36×10³ kg，得到滤渣1.2×10³ kg，理论上至少需要1 mol L^－1 HNO₃的体积为        L。

Answer

（1）第三周期、Ⅳ族  （2）abc

（3）FeCO3和SiO2     SiO2+2OH‾=SiO32‾+H2O

（4）3FeCO3+10H++NO3‾=3Fe3++3CO2↑+NO↑+5H2O

（5）NO循环使用能减少环境污染，NO跟H2O、O2反应后又得到硝酸，提高原料利用率；3×104。

【解析】

试题分析：（1）Si为14号元素，位于周期表第三周期、Ⅳ族 。

（2）碳元素的非金属性强于硅元素，则碳酸的酸性强于硅酸，a正确；根据原子半径变化规律可知，原子半径：O＜C＜Si＜Al，b正确；非金属性越强，氢化物的稳定性越强，c正确；核外电子排布相同的微粒，微粒半径随原子序数的增大而减小，离子半径应该是O2－＞Al3+，则d不正确，故答案为abc。

（3）根据流程图，加入HNO3产生气体，加过量NaOH溶液产生红褐色沉淀，说明矿石含FeCO3,；无色滤液通入CO2，没有沉淀生成，说明矿石不含Al2O3,；滤渣加入NaOH溶液得到无色滤液，加盐酸生成胶状沉淀，说明矿石含SiO2，所以该矿石的组成是：FeCO3和SiO2；SiO2为酸性氧化物，与NaOH溶液反应的离子方程式为：SiO2+2OH‾=SiO32‾+H2O。

（4）矿石中的碳酸亚铁被硝酸氧化，所以反应的离子方程式是3FeCO3＋10H+＋NO3－ ＝3Fe3+＋3CO2↑＋NO↑＋5H2O。

（5）由于NO是有毒气体，不能随意排放，所以这样做的目的是NO循环使用能减少环境污染，且NO跟H2O、O2反应后又得到硝酸，提高原料利用率。根据以上分析可知，该矿石中含有碳酸亚铁和二氧化硅，其中碳酸亚铁的质量是2.36×103 kg－1.2×103 kg＝1.16×103kg，物质的量是10000mol，则根据（4）中的方程式可知，消耗硝酸的物质的量是，所以理论上至少需要1 mol L－1 HNO3的体积为3.33×104 L。

考点：本题考查流程图的分析、元素周期律的应用、物质的检验、氧化还原反应方程式的书写、尾气处理和原料的使用以及有关计算。