Question

某矿石主要成分有磁铁矿(Fe₃O₄)、锰矿(MnO₂和MnCO₃)、氧化铝(Al₂O₃)、石棉Mg₃Si₃O₇(OH)₄等。其中锰矿含量大于磁铁矿含量。工业上将该矿石处理后提取铝的工业流程如下：

已知：二氧化锰难溶于水、稀硫酸，溶于热浓盐酸。碳酸锰不溶于水，溶于稀硫酸。

(1)MnO₂和MnCO₃中，Mn元素的化合价分别是_________。

(2)石棉化学式为Mg₃Si₃O₇(OH)₄，它与硫酸反应的化学方程式为_________。

(3)滤渣A为____________(填化学式)

(4)步骤②中加入氢氧化钠的作用是_________。

(5)已知不同金属离子生成氢氧化物沉淀所需的pH如表：

离子	Fe^3+	Al^3+	Fe^2+	Mg^2+	Mn^2+
开始沉淀的pH	2.7	3.7	7.0	9.3	7.8
完全沉淀的pH	3.7	4.7	9.6	10.8	9.8

步骤②中加入氢氧化钠调节溶液的pH等于11，则滤渣B的成份是________。

(6)步骤③是往滤液中加入一种物质后过滤，这种物质是__________，过滤操作中使用的玻璃仪器有漏斗、_________；由D电解制备铝的化学方程式为_____________。

Answer

+4、+2 Mg3Si3O7(OH)4+3H2SO4=3MgSO4+3H2SiO3↓+2H2O MnO2、H2SiO3 将Fe3+、Fe2+、Mg2+、Mn2+转化为沉淀，使Al3+转化为AlO2— Fe(OH)3、Mg(OH)2、Mn(OH)2 CO2 烧杯、玻璃棒 2Al2O3 4Al+O2↑

【解析】

(1)化合物中元素化合价之和为0；

(2)石棉的氧化物化学式为：3MgO•3SiO2•2H2O，据此分析；

(3)该滤渣主要成分是不溶于硫酸和水的物质；

(4)加氢氧化钠溶液可以提高溶液pH值，使杂质离子变为沉淀；

(5)根据表格数据进行分析，注意碱过量氢氧化铝会溶解；

(6)将偏铝酸盐转化成沉淀的方法是通过量二氧化碳；过滤需要漏斗、玻璃棒、烧杯。

(1)MnO2中氧元素为-2价，所以Mn为+4价；MnCO3中氧元素为-2价，碳元素为+4价，所以Mn元素为+2价，故答案为：+4、+2；

(2)石棉的氧化物化学式为：3MgO•3SiO2•2H2O，与硫酸反应生成硫酸镁和硅酸沉淀，故答案为：Mg3Si3O7(OH)4+3H2SO4=3MgSO4+3H2SiO3↓+2H2O；

(3)根据(2)可知生成了不溶于酸的硅酸，同时根据题目所给信息可知MnO2难溶于水、稀硫酸，故答案为：MnO2、H2SiO3；

(4)经过过滤后，滤液中存在Fe3+、Fe2+、Mg2+、Mn2+、Al3+等离子，加入氢氧化钠可以将Fe3+、Fe2+、Mg2+、Mn2+转化为沉淀，同时可以使Al3+转化为AlO2-，故答案为：将Fe3+、Fe2+、Mg2+、Mn2+转化为沉淀，使Al3+转化为AlO2-；

(5)根据题目所给表格可知，当pH=11时，所有金属离子都已经沉淀，Al元素以AlO2-的形式存在，Fe2+沉淀后会迅速被氧化，故答案为：Fe(OH)3、Mg(OH)2、Mn(OH)2；

(6)偏铝酸盐溶液中通入二氧化碳可以生成氢氧化铝沉淀，且不会溶解；过滤需要漏斗、玻璃棒、烧杯；工业上电解氧化铝制取铝单质，方程式为：2Al2O34Al+O2↑，故答案为：CO2；烧杯、玻璃棒；2Al2O34Al+O2↑。