Question

蛇紋石可用于生產(chǎn)氫氧化鎂，簡(jiǎn)要工藝流程如下：
Ⅰ．制取粗硫酸鎂：用酸液浸泡蛇紋石礦粉，過(guò)濾；并在常溫常壓下結(jié)晶，制得粗硫酸鎂（其中常含有少量Fe³⁺、Al³⁺、Fe²⁺等雜質(zhì)離子）．
Ⅱ．提純粗硫酸鎂：將粗硫酸鎂在酸性條件下溶解，加入適量的0.1mol?L^-1H₂O₂溶液，再調(diào)節(jié)溶液pH至7～8，并分離提純．
Ⅲ．制取氫氧化鎂：向步驟Ⅱ所得溶液中加入過(guò)量氨水．
已知：金屬離子氫氧化物沉淀所需pH，請(qǐng)回答：

	Fe3+	Al3+	Fe2-	Mg2+
開(kāi)始沉淀時(shí)	1.5	3.3	6.5	9.4
沉淀完全時(shí)	3.7	5.2	9.7	12.4

（1）步驟Ⅱ中，可用于調(diào)節(jié)溶液pH至7～8的最佳試劑是

 

（填字母序號(hào)）．
A．MgO　　　　　　　　　　　B．Na₂CO₃　　　　　　　　　　　C．蒸餾水
（2）工業(yè)上，常通過(guò)測(cè)定使鐵氰化鉀（K₃[Fe（CN）₆]）溶液不變色所需H₂O₂溶液的量來(lái)確定粗硫酸鎂中Fe²⁺的含量．已知，測(cè)定123g粗硫酸鎂樣品所消耗的0.1mol/LH₂O₂溶液的體積如下表所示．

	平行測(cè)定數(shù)據(jù)				平均值
實(shí)驗(yàn)編號(hào)	1	2	3	4
消耗H2O2溶液的體積/mL	0.32	0.30	0.30	0.32	0.31

①Fe²⁺與H₂O₂溶液反應(yīng)的離子方程式為

 

．
②根據(jù)該表數(shù)據(jù)，可計(jì)算出123g粗硫酸鎂樣品中含F(xiàn)e²⁺

 

mol．
（3）工業(yè)上常以Mg²⁺的轉(zhuǎn)化率為考察指標(biāo)，確定步驟Ⅲ制備氫氧化鎂工藝過(guò)程的適宜條件．其中，反應(yīng)溫度與Mg²⁺轉(zhuǎn)化率的關(guān)系如圖所示．
①步驟Ⅲ中制備氫氧化鎂反應(yīng)的離子方程式為

 

．
②根據(jù)圖中所示50℃前溫度與Mg²⁺轉(zhuǎn)化率之間的關(guān)系，可判斷此反應(yīng)是

 

（填“吸熱”或“放熱”）反應(yīng)．
③圖中，溫度升高至50℃以上Mg²⁺轉(zhuǎn)化率下降的可能原因是

 

．
④Ksp表示沉淀溶解平衡的平衡常數(shù)．已知：K_sp[Mg（OH）₂]=5.6×10^-12；K_sp[Ca（OH）₂]=4.7×10^-6．
工業(yè)上通常用石灰乳替代氨水制得氫氧化鎂，理由是

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用,制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)

專(zhuān)題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：（1）步驟II中，可用于調(diào)節(jié)溶液pH至7～8的目的是和酸反應(yīng)提高溶液pH，使Fe³⁺、Al³⁺等雜質(zhì)離子沉淀分離除去；
（2）①Fe²⁺與H₂O₂溶液反應(yīng)亞鐵離子被過(guò)氧化氫氧化為三價(jià)鐵離子便于完全沉淀，過(guò)氧化氫被還原為水；
②根據(jù)①中離子方程式計(jì)算；
（3）①步驟III中制備氫氧化鎂反應(yīng)的離子方程式是氨水沉淀鎂離子，注意一水合氨是弱電解質(zhì)；
②根據(jù)圖中所示50℃前溫度與Mg²⁺轉(zhuǎn)化率之間 的關(guān)系是隨溫度升高鎂離子轉(zhuǎn)化率增大，反應(yīng)是吸熱反應(yīng)；
③溫度升高至50℃以上Mg²⁺轉(zhuǎn)化率下降的可能原因是溫度過(guò)高時(shí)，氨水受熱分解，濃度降低，Mg²⁺轉(zhuǎn)化率下降；
④依據(jù)沉淀轉(zhuǎn)化是想更難溶的方向進(jìn)行分析判斷．

解答： 解：（1）步驟II中，可用于調(diào)節(jié)溶液pH至7～8的目的是和酸反應(yīng)提高溶液pH，使Fe³⁺、Al³⁺等雜質(zhì)離子沉淀分離除去，
A、加入氧化鎂和酸反應(yīng)能提高溶液PH，生成鎂離子，不加入雜質(zhì)離子，可選；
B、加入碳酸鈉能調(diào)節(jié)溶液PH但假如了鈉離子，引入雜質(zhì)，故不選；
C、蒸餾水對(duì)提高溶液pH不好，故不選；
故答案為：A；
（2）①Fe²⁺與H₂O₂溶液反應(yīng)亞鐵離子被過(guò)氧化氫氧化為三價(jià)鐵離子便于完全沉淀，過(guò)氧化氫被還原為水，反應(yīng)的離子方程式為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺═2Fe³⁺+2H₂O，故答案為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺═2Fe³⁺+2H₂O；
 ②消耗0.1mol/LH₂O₂溶液的體積平均值為0.31mL，化學(xué)方程式中

n(Fe2+)

n(H2O2)

=

n(Fe2+)

0.1mol/L×0.31mL

=

2

1

，n（Fe²⁺）=6.2×10^-5，故答案為：6.2×10^-5；
（3）①氨水沉淀鎂離子生成氫氧化鎂沉淀，反應(yīng)的離子方程式為：Mg²⁺+2NH₃?H₂O═Mg（OH）₂↓+2NH₄⁺，
故答案為：Mg²⁺+2NH₃?H₂O═Mg（OH）₂↓+2NH₄⁺；
②根據(jù)圖中所示50℃前溫度與Mg²⁺轉(zhuǎn)化率之間 的關(guān)系是隨溫度升高鎂離子轉(zhuǎn)化率增大，反應(yīng)是吸熱反應(yīng)；故答案為：吸熱；
③圖中，溫度升高至50℃以上Mg²⁺轉(zhuǎn)化率下降的可能原因是溫度過(guò)高時(shí)，氨水受熱分解，濃度降低，Mg²⁺轉(zhuǎn)化率下降，
故答案為：溫度過(guò)高時(shí)，氨水受熱分解，濃度降低，Mg²⁺轉(zhuǎn)化率下降；
④依據(jù)氫氧化鈣和氫氧化鎂陰陽(yáng)離子比相同，可以用溶度積常數(shù)比較溶解性強(qiáng)弱，氫氧化鈣溶解性大于氫氧化鎂，溶液中加入石灰乳可以實(shí)現(xiàn)沉淀轉(zhuǎn)化，生成氫氧化鎂分離出來(lái)；
故答案為：能；Mg（OH）₂的溶解度小于Ca（OH）₂，可發(fā)生沉淀的轉(zhuǎn)化．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了難溶物沉淀溶解平衡的分析判斷，離子沉淀的條件選擇，化學(xué)平衡的影響因素，離子方程式的書(shū)寫(xiě)，沉淀轉(zhuǎn)化的原理應(yīng)用，題目綜合性較強(qiáng)．