Question

蛇纹石矿可以看作由MgO、Fe₂O₃、Al₂O₃、SiO₂组成。由蛇纹石制取碱式碳酸镁的实验步骤如下：

(1)蛇纹石矿加盐酸溶解后，溶液里除了Mg^2＋外，还含有的金属离子是__________________。

(2)进行Ⅰ操作时，控制溶液pH＝7～8(有关氢氧化物沉淀的pH见下表)。

氢氧化物	Fe(OH)3	Al(OH)3	Mg(OH)2
开始沉淀pH	1.5	3.3	9.4

Ca(OH)₂不能过量，若Ca(OH)₂过量可能会导致________溶解、________沉淀。

(3)从沉淀混合物A中提取红色氧化物作颜料，先向沉淀物A中加入_____________________ ___________________________________________________(填入物质的化学式)，

然后______________________________________________________________________(依次填写实验操作名称)。

(4)物质循环使用，能节约资源。上述实验中，可以循环使用的物质是________(填写物质化学式)。

(5)现设计一个实验，确定产品aMgCO₃·bMg(OH)₂·cH₂O中a、b、c的值，请完善下列实验步骤(可用试剂：浓硫酸、碱石灰)：

①样品称量

②高温分解

③________________________________________________________________________

④________________________________________________________________________

⑤MgO称量

(6)18.2 g产品完全分解后，产生6.6 g CO₂和8.0 g MgO，由此可知，产品的化学式中：

a＝________，b＝________，c＝________。

 

Answer 1

【答案】

(1)Fe^3＋、Al^3＋  (2)Al(OH)₃　Mg(OH)₂

(3)NaOH[或Ca(OH)₂]　过滤、洗涤、灼烧       (4)CO₂(或CaCO₃)

(5)用浓硫酸吸收水蒸气　称量碱石灰吸收CO₂前后的质量    (6)3　1　3

【解析】

试题分析：（1）蛇纹石矿加盐酸溶解，发生反应的化学方程式为MgO+2HCl＝MgCl₂+H2O，Fe₂O₃+6HCl=2FeCl₃+3H₂O，Al₂O₃+6HCl=2AlCl₃+3H₂O。SiO₂不与盐酸反应，以固体形式先除去，因此，溶液中除了Mg²⁺外，还有的金属离子是Al³⁺和Fe³⁺。

（2）这时溶液中的Fe³⁺、Al³⁺是杂质，但除去Fe³⁺、Al³⁺的过程中一定不能将Mg²⁺损失，为了达到这个目的，根据题中提示应用的原理是Fe³⁺+3H₂OFe（OH）₃+3H⁺和Al³⁺+3H₂OAl（OH）3+3H⁺，只要加入一种能消耗H⁺的物质即可使上述水解平衡向正反应方向移动，除去Fe³⁺、Al³⁺，该方案使用加Ca（OH）₂的方法，但此步加入Ca（OH）₂不能太多，需将溶液的pH控制在7～8。若pH小于7，Al³⁺不能完全沉淀；若pH过高导致生成的Al（OH）₃又发生反应Al（OH）₃+OH^－＝AlO₂^－+2H₂O而溶解，同时Mg²⁺也转化为沉淀而损失。

（3）制纯净Fe₂O₃，应先将其中含有的少量Al（OH）₃除去，除去Al（OH）₃的方法是利用它能溶于强碱的性质。

（4）此过程中CO₂是可以重复使用的。

（5）实验目的是确定碱式碳酸镁组成的方案，其反应原理是aMgCO₃?bMg（OH）₂?cH₂O（a+b）MgO+aCO₂↑+（b+c）H₂O↑，需要测定的数据是①样品质量；②MgO质量；③生成CO₂的质量（或体积）；④生成水的质量。

（6）m（样品）＝18.2g，m（CO₂）＝6.6g，m（MgO）=8.0g，根据质量守恒得

m（H₂O）＝18.2g－6.6g－8.0g＝3.6g

则m（MgO）＝＝0.2mol

n（CO₂）＝＝0.15mol

n（H₂O）＝＝0.2mol

即a∶b∶c＝0.15∶0.05∶0.15＝3∶1∶3

所以a＝3、b＝1、c＝3

考点：考查物质的分离和提纯、化学工艺流程、实验方案设计和化学计算

点评：该题是高考中的常见题型，试题综合性强，难度较大，学生不易得分。这类试题涉及的情景新颖，还时常出现一些化工术语。这类题目是通过对某种重要化工产品的工业生产流程图的分析，以物质的制备、分离、提纯为试题环境，以元素化合物知识、实验基本操作、化学反应原理、化学化学平衡原理、水解原理、绿色化学观点、安全生产的知识为考查目标，以信息的获取、加工、整合和新情境下实际问题的分析、综合、解决及经济的视角分析实际生产中的各种问题为考查能力目标。