题目内容
纳米氧化镁具有特殊的热、光、电、力学和化学等性能,有广泛的应用前景。下图是利用海水制盐的副产品制备纳米氧化镁的流程图。
(1)操作I包括蒸发结晶、____________。
(2)操作I后得到的母液中镁离子浓度为1.8×10-3 mol·L-1,要使镁离子产生沉淀,溶液的pH最低应为_____________。(已知:Ksp[Mg(OH)2]= 1.8×10-11)
(3)反应I中CO(NH2)2与H2O反应生成CO2和NH3·H2O,还发生另一主要化学反应的离子方程式为______________________________。
(4)某科研小组研究反应I在378K~398K时的反应时问、反应物的物质的量配比等因素对制备纳米氧化镁产率的影响。请完成以下实验设计表:
(5)下图为反应的温度对纳米MgO产率的影响。请归纳出温度对纳米MgO产率的影响规律________________________________。
(1)操作I包括蒸发结晶、____________。
(2)操作I后得到的母液中镁离子浓度为1.8×10-3 mol·L-1,要使镁离子产生沉淀,溶液的pH最低应为_____________。(已知:Ksp[Mg(OH)2]= 1.8×10-11)
(3)反应I中CO(NH2)2与H2O反应生成CO2和NH3·H2O,还发生另一主要化学反应的离子方程式为______________________________。
(4)某科研小组研究反应I在378K~398K时的反应时问、反应物的物质的量配比等因素对制备纳米氧化镁产率的影响。请完成以下实验设计表:
实验 编号 | T/K | 反应 时间/h | 反应物的物质的量配比 n[CO(NH2)2]∶n[MgCl2?6H2O] | 实验目的 |
① | 378 | 3 | 3∶1 | (I)实验①和③探究探究反应物的物质的量配比对产率的影响; (II)实验②和④探究 ; (III)实验②和 探究反应时间对产 率的影响。 |
② | 378 | 4 | 4∶1 | |
③ | 378 | 3 | | |
④ | 398 | 4 | 4∶1 |
(5)下图为反应的温度对纳米MgO产率的影响。请归纳出温度对纳米MgO产率的影响规律________________________________。
(16分)
(1)过滤(2分)(写趁热过滤1分)
(2)10(3分)
(3)Mg2++2NH3·H2O=Mg(OH)2↓ + 2NH4+ (3分)
(4)③4∶1 (2分) (II)温度对产率的影响(2分) (III)③(1分)
(5)其他条件相同时,在376K~411K,纳米MgO的产率随温度升高而升高,之后纳米MgO的产率随温度升高而降低(或其他条件相同时,纳米MgO的产率随温度的升高先升高后降低,或396K左右纳米MgO产率最高)(3分)
(1)过滤(2分)(写趁热过滤1分)
(2)10(3分)
(3)Mg2++2NH3·H2O=Mg(OH)2↓ + 2NH4+ (3分)
(4)③4∶1 (2分) (II)温度对产率的影响(2分) (III)③(1分)
(5)其他条件相同时,在376K~411K,纳米MgO的产率随温度升高而升高,之后纳米MgO的产率随温度升高而降低(或其他条件相同时,纳米MgO的产率随温度的升高先升高后降低,或396K左右纳米MgO产率最高)(3分)
试题分析:(1)较高温度时NaCl等溶解度小于MgCl2等物质,联系海水晒盐推断,操作I包括蒸发结晶、过滤,滤渣主要成分是粗盐,滤液主要成分是MgCl2等;(2)由于Mg(OH)2(s)Mg2++2OH-,Ksp[Mg(OH)2]=c(Mg2+)?c2(OH-),则c2(OH-)=,c(OH-)==mol/L=1.0×10-4 mol/L;由于Kw= c(H+)?c(OH-),则c(H+)== mol/L=1.0×10-10 mol/L;由于pH="—lg" c(H+)=10,则使镁离子开始沉淀的pH最小为10;(3)可溶性镁盐溶液与氨水反应可以制取氢氧化镁,该反应为Mg2++2NH3·H2O=Mg(OH)2↓ + 2NH4+ ;(4)(I)实验①和③探究探究反应物的物质的量配比对产率的影响,则实验①和③中其它条件都相同,只有反应物的物质的量配比不同,①中反应物的物质的量配比为3∶1,③中反应物的物质的量配比为4∶1;(II)实验②和④的其它条件相同,只有反应温度分别是378K、398K,则这组实验的目的是探究温度对产率的影响;(III)实验①和②的其它条件都相同,只有反应时间分别为3h、4h,因此该组实验的密度是探究反应时间对产率的影响;(5)读图,横坐标表示反应温度,纵坐标表示纳米MgO产率,在其它条件相同或不变时,在378K~411K之间,纳米MgO的产率随温度升高而升高,之后纳米MgO的产率随温度升高而降低(或其他条件相同时,纳米MgO的产率随温度的升高先升高后降低,或396K左右纳米MgO产率最高)。
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