《2025年天星教育试题调研化学第9辑》

热考指数 ★★★★☆
原创预测 2024年6月28日，装有嫦娥六号月背样品的容器抵达中国科学院国家天文台，这近两公斤的月背样品是中国探月20年来的重要突破。某研究人员以玄武岩岩屑（主要成分为${SiO_{2}}$、${Al_{2}O_{3}}$、${FeO}$、${CaO}$、${MgO}$等）为原料制备硫酸铝的工艺流程如图1所示。

已知：常温下，溶液中部分金属离子开始沉淀和沉淀完全时的${pH}$如表所示。

(1)为提高酸浸速率，可采取的措施为.8 ≤ pH ＜ 3.4。
(3)第一次调${pH}$时，实际消耗的${H_{2}O_{2}}$量远大于理论需要的${H_{2}O_{2}}$量，其原因可能是________________。以${Al(OH)_{3}}$和${Fe(OH)_{3}}$的混合物为原料制备高纯度铁红（${Fe_{2}O_{3}}$），操作依次为溶于过量__________（填化学式）溶液、过滤、洗涤、__________。
(4)加入${NaF}$溶液是为了将滤液中的${Ca^{2+}}$、${Mg^{2+}}$转化为沉淀过滤除去，若滤液中$c({Ca^{2+}})=c({Mg^{2+}})=1.0×10^{-3}\ {mol· L^{-1}}$，当两者完全沉淀时，溶液中${F^{-}}$的浓度至少为__________${mol· L^{-1}}$[已知：常温下，$K_{sp}({MgF_{2}})=4.84×10^{-11}$、$K_{sp}({CaF_{2}})=6.25×10^{-9}$]。
(5)制备${Al_{2}(SO_{4})_{3}· 18H_{2}O}$的过程中，加入${H_{2}SO_{4}}$溶液调节${pH}$的目的是__________。
(6)一种${Al - Fe}$合金的立方晶胞如图2所示，该晶胞沿$x$轴、$y$轴、$z$轴的投影完全相同。若此合金中${Al}$、${Fe}$原子的最小核间距为$d\ {pm}$，则此合金的密度$\rho=$$\frac{56 × 8 + 27 × 4}{N_A × (\frac{4\sqrt{3}}{3} d × 10^{-10})^3}$（或其他合理答案）${g· cm^{-3}}$(设阿伏加德罗常数的值为$N_{A}$，列出计算式即可)。

答案：
(1) 粉碎（或其他合理答案）；$SiO_2$、$CaSO_4$
(2) 将$Fe^{2+}$氧化为$Fe^{3+}$，以便通过调$pH$除去$Fe^{3+}$；$2.8 \leq pH ＜ 3.4$
(3) 见解析；$NaOH$；灼烧
(4) $2.5 × 10^{-2}$
(5) 抑制$Al^{3+}$水解
(6) $\frac{56 × 8 + 27 × 4}{N_A × (\frac{4\sqrt{3}}{3} d × 10^{-10})^3}$（或其他合理答案）