Question

12．（氧化镁在医药、建筑等行业应用广泛．硫酸镁还原热解制备高纯氧化镁是一种新的探索．以菱镁矿（主要成分为MgCO₃，含少量FeCO₃）为原料制备高纯氧化镁的实验流程如图1：

（1）稀硫酸与MgCO₃反应的离子方程式为MgCO₃+2H⁺═Mg²⁺+CO₂↑+H₂O．
（2）加入H₂O₂的作用是将亚铁离子氧化为铁离子，发生反应的离子方程式为2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，调溶液pH≈4目的是使Fe（OH）₃生成沉淀．
（3）煅烧过程存在以下反应：
2MgSO₄+C$\frac{\underline{\;800℃\;}}{\;}$2MgO+2SO₂↑+CO₂↑
MgSO₄+C$\frac{\underline{\;800℃\;}}{\;}$MgO+SO₂↑+CO↑
MgSO₄+3C$\frac{\underline{\;800℃\;}}{\;}$MgO+S↑+3CO↑
利用图2装置对煅烧产生的气体进行分步吸收或收集．
①B中盛放的溶液可以是d（填字母）．B中的离子方程式为5SO₂+2MnO₄^-+2H₂O═2Mn²⁺+4H⁺+5SO₄^2-．
a．NaOH 溶液      b．Na₂CO₃溶液      c．稀硝酸      d．KMnO₄溶液
②D中收集的气体可以是CO（填化学式）．
③A中得到的淡黄色固体与热的NaOH溶液反应，产物中元素最高价态为+4，该反应中氧化剂与
还原剂的物质的量比2：1．

Answer 1

分析 制备高纯氧化镁的实验流程：菱镁矿（主要成分为MgCO₃，含少量FeCO₃）加入酸溶解，过滤得到溶液中含有亚铁离子和镁离子，滤液中加入过氧化氢氧化亚铁离子为铁离子，加入一水合氨调节溶液PH为4，使铁离子全部沉淀，过滤得到滤渣2为氢氧化铁沉淀，滤液为硫酸镁溶液，蒸发浓缩，冷却结晶，过滤洗涤制备硫酸镁，硫酸镁与木炭煅烧得到MgO．
（1）碳酸镁与稀硫酸反应生成硫酸镁水和二氧化碳；
（2）过氧化氢在酸性条件下氧化硫酸亚铁为硫酸铁；加入氨水调节溶液PH使氢氧化铁全部沉淀；
（3）煅烧时应用坩埚加热固体；煅烧得到的气体主要有SO₂、CO₂、CO、S，产生的气体进行分步吸收或收集，所以通过A使硫蒸气冷凝下来，再通过B装置高锰酸钾溶液吸收二氧化硫，通过C中的氢氧化钠溶液吸收二氧化碳，最后剩余一氧化碳气体在D中收集．
①二氧化硫中+4价的硫具有还原性，高锰酸钾中+7价的锰具有氧化性，两者发生氧化还原反应生成+2价的锰、+6价的硫，据此书写方程式；
②D中收集的气体是CO；
③氧化还原反应中化合价降低的物质为氧化剂，化合价升高的物质为还原剂，该反应中氧化剂、还原剂都为S，根据得失电子求解氧化剂与还原剂的物质的量比．

解答 解：（1）MgCO₃与稀硫酸反应生成硫酸镁、二氧化碳和水，反应的离子方程式为MgCO₃+2H⁺═Mg²⁺+CO₂↑+H₂O，
故答案为：MgCO₃+2H⁺═Mg²⁺+CO₂↑+H₂O；
（2）加入H₂O₂ 氧化时，在酸性溶液中氧化硫酸亚铁为硫酸铁，反应的化学方程式为：2FeSO₄+H₂O₂+H₂SO₄═Fe₂（SO₄）₃+2H₂O，反应离子方程式为：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，加入氨水调溶液pH≈4，使铁离子全部沉淀，过滤后所以得到沉淀为氢氧化铁，
故答案为：将亚铁离子氧化为铁离子；2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；Fe（OH）₃；
（3）①B中盛放的溶液可以KMnO₄溶液吸收二氧化硫，反应为5SO₂+2KMnO₄+2H₂O═K₂SO₄ +2MnSO₄+2H₂SO₄，反应离子方程式为：5SO₂+2MnO₄^-+2H₂O═2Mn²⁺+4H⁺+5SO₄^2-，
故答案为：d；
②B装置高锰酸钾溶液吸收二氧化硫，通过C中的氢氧化钠溶液吸收二氧化碳，最后剩余一氧化碳气体在D中收集，
故答案为：CO；
③A中得到的淡黄色固体与热的NaOH溶液反应，依据氧化还原反应原理，产物中元素最高价态为+4，最低价为-2价，反应的离子方程式为：3S+6OH^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2S^2-+SO₃^2-+3H₂O，
该反应中氧化剂为S（2个硫从0→-2），还原剂为S（1个硫从0→+4），两者的物质的量比为2：1，
故答案为：2：1．

点评 本题考查了镁、铁及其化合物、二氧化硫性质应用，混合物分离方法和实验操作方法、氧化还原反应的计算，物质性质熟练掌握是解题关键，题目难度中等．