Question

19．氧化鎂在醫(yī)藥、建筑等行業(yè)應(yīng)用廣泛．硫酸鎂還原熱解制備高純氧化鎂是一種新的探索．以菱鎂礦（主要成分為MgCO₃，含少量FeCO₃）為原料制備高純氧化鎂的實(shí)驗(yàn)流程如圖1：
（1）試劑X為H₂O₂（填化學(xué)式），發(fā)生反應(yīng)的離子反應(yīng)方程式為4Fe²⁺+O₂+4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O．
（2）濾渣2的成分是Fe（OH）₃（填化學(xué)式）．
（3）操作3包括蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥等一系列操作，在此過程中玻璃棒的作用是①③（填代號）
①引流  ②攪拌加速溶解  ③攪拌使溶液受熱均勻，防止暴沸
（4）煅燒過程存在以下反應(yīng)：

2MgSO₄+C$\frac{\underline{\;800℃\;}}{\;}$2MgO+2SO₂↑+CO₂↑
MgSO₄+C$\frac{\underline{\;800℃\;}}{\;}$MgO+SO₂↑+CO↑
MgSO₄+3C$\frac{\underline{\;800℃\;}}{\;}$MgO+S↑+3CO↑
利用圖2裝置對煅燒產(chǎn)生的氣體進(jìn)行分步吸收或收集．
①D中收集的氣體是CO（填化學(xué)式）．
②B中盛放的溶液可以是c（填字母）．
a．NaOH溶液  b．Na₂CO₃溶液  c．KMnO₄溶液  d．稀硝酸
③A中得到的淡黃色固體與熱的NaOH溶液反應(yīng)，產(chǎn)物中元素最高價(jià)態(tài)為+4，寫出該反應(yīng)的離子方程式：3S+6OH^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2S^2-+SO₃^2-+3H₂O．

Answer 1

分析 菱鎂礦加入過量的硫酸溶解，過濾得到濾液中含有MgSO₄、FeSO₄及剩余的硫酸，濾液中加入試劑X是將溶液中Fe²⁺氧化為Fe³⁺，再加入試劑Y，調(diào)節(jié)溶液pH，使Fe³⁺轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃沉淀，再過濾除去，整個過程不能引入新雜質(zhì)，故試劑X最好為H₂O₂，被還原得到水，試劑Y為MgO、MgCO₃等，濾液2中含有硫酸鎂，經(jīng)過蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥得到硫酸鎂晶體，硫酸鎂與木炭煅燒得到MgO．
（1）過氧化氫在酸性條件下將溶液中Fe²⁺氧化為Fe³⁺；
（2）加入試劑Y，調(diào)節(jié)溶液pH，使Fe³⁺轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃沉淀，再過濾除去；
（3）從溶液中獲得晶體，需要經(jīng)過蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥，在此過程中用玻璃棒攪拌使溶液受熱均勻，防止暴沸，過濾中需要引流；
（4）煅燒得到的氣體主要有SO₂、CO₂、CO、S（蒸汽），產(chǎn)生的氣體進(jìn)行分步吸收或收集，所以通過A使硫蒸氣冷凝下來，應(yīng)通過B裝置高錳酸鉀溶液吸收二氧化硫，通過C中的氫氧化鈉溶液吸收二氧化碳，最后剩余一氧化碳?xì)怏w在D中收集．

解答 解：菱鎂礦加入過量的硫酸溶解，過濾得到濾液中含有MgSO₄、FeSO₄及剩余的硫酸，濾液中加入試劑X是將溶液中Fe²⁺氧化為Fe³⁺，再加入試劑Y，調(diào)節(jié)溶液pH，使Fe³⁺轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃沉淀，再過濾除去，整個過程不能引入新雜質(zhì)，故試劑X最好為H₂O₂，被還原得到水，試劑Y為MgO、MgCO₃等，濾液2中含有硫酸鎂，經(jīng)過蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥得到硫酸鎂晶體，硫酸鎂與木炭煅燒得到MgO．
（1）由上述分析可知，試劑X為H₂O₂，過氧化氫在酸性條件下將溶液中Fe²⁺氧化為Fe³⁺，反應(yīng)離子方程式為：4Fe²⁺+O₂+4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O，
故答案為：H₂O₂；4Fe²⁺+O₂+4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O；
（2）加入試劑Y，調(diào)節(jié)溶液pH，使Fe³⁺轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃沉淀，再過濾除去，濾渣2為Fe（OH）₃，
故答案為：Fe（OH）₃；
（3）從溶液中獲得晶體，需要經(jīng)過蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥，在此過程中用玻璃棒攪拌使溶液受熱均勻，防止暴沸，過濾中需要引流，
故答案為：蒸發(fā)濃縮、過濾；①③；
（4）煅燒得到的氣體主要有SO₂、CO₂、CO、S（蒸汽），產(chǎn)生的氣體進(jìn)行分步吸收或收集，所以通過A使硫蒸氣冷凝下來，應(yīng)通過B裝置高錳酸鉀溶液吸收二氧化硫，通過C中的氫氧化鈉溶液吸收二氧化碳，最后剩余一氧化碳?xì)怏w在D中收集．
①D中收集的氣體是CO，故答案為：CO；
②a．NaOH溶液吸收二氧化硫、二氧化碳，故錯誤
b．碳酸鈉可以吸收二氧化硫，且生成二氧化碳，故錯誤；
c．KMnO₄具有強(qiáng)氧化性，可以氧化吸收二氧化硫，故正確；
d．硝酸具有強(qiáng)氧化性，氧化吸收二氧化硫，但硝酸被還原為氮的氧化物，故錯誤，
故答案為：c；
③A中得到的淡黃色固體與熱的NaOH溶液反應(yīng)，依據(jù)氧化還原反應(yīng)原理，產(chǎn)物中元素最高價(jià)態(tài)為+4，最低價(jià)為-2價(jià)，反應(yīng)的離子方程式為：3S+6OH^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2S^2-+SO₃^2-+3H₂O，
故答案為：3S+6OH^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2S^2-+SO₃^2-+3H₂O．

點(diǎn)評 本題考查物質(zhì)制備方案、化學(xué)實(shí)驗(yàn)、物質(zhì)的分離提純、對操作及試劑的分析評價(jià)等，是對學(xué)生綜合能力的考查，需要學(xué)生具備扎實(shí)基礎(chǔ)與知識遷移運(yùn)用能力，難度中等．