Question

（14分）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。

（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．结合质子的能力：CO₃^2->AlO₂^->HCO₃^-

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，用化学方程式解释该方法的目的：                     ；若按以上方案：NO与O₂循环通入反应池处理该矿石2.3610³ kg，得到滤渣1.210³ kg，理论上至少需要1 molL^－1 HNO₃的体积为      L。

Answer

（14分）（1）第三周期、ⅣA族（2分） （2）ac（2分）

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

（4）3FeCO3+10H++NO3— = 3Fe3+ +3CO2↑+NO↑+5H2O（2分）

（5）4NO+3O2+2H2O=4HNO3，使NO循环使用减少环境污染，提高原料中N的利用率（2分）

3.0×104（2分）

【解析】

试题分析：（1）硅的质子数是14，原子核外有3个电子层，最外层电子数为4，应位于周期表第三周期第ⅣA族。

（2）a．同主族自上而下非金属性逐渐减弱，则非金属性：C＞Si。元素的非金属性越强，对应的最高价氧化物的水化物的酸性越强，a正确；b．酸性：H2CO3＞HCO3-＞Al（OH）3，对应的酸越强，酸根离子得到质子的能力越弱，则结合质子能力：AlO2-＞CO32-＞HCO3-，b错误；c．非金属性O＞C＞Si，元素的非金属性越强，对应的氢化物越稳定，c正确；d．两种离子核外电子排布相同，核电荷数越大，离子半径越小，则离子半径O2-＞Al3+，d错误，答案选ac。

（3）矿石中加硝酸生成气体，这说明含有FeCO3，加入过量NaoH溶液后通入过量二氧化碳没有沉淀生成，说明没有氧化铝，滤渣溶解后加入盐酸生成胶状沉淀，说明含有二氧化硅，因此滤渣和NaOH溶液反应的离子方程式是SiO2+2OH— ＝SiO32—+H2O。

（4）矿石含有碳酸亚铁可与硝酸反应，反应的离子方程式为3FeCO3+10H++NO3— ＝3Fe3+ +3CO2↑+NO↑+5H2O。

（5）由于NO是大气污染物，不能随意排放，因此这样做的目的是NO循环使用能减少环境污染，且NO跟水、氧气反应后又得到硝酸提高原料利用率，反应的方程式为4NO+3O2+2H2O＝4HNO3。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-1.2×103kg＝1.16×103kg，物质的量是10000mol，则根据（4）中反应的方程式可知，消耗硝酸的物质的量是105 3 mol，所以理论上至少需要1mol/L硝酸溶液的体积为3.0×104L。

考点：考查物质成分推断及有关计算