Question

【题目】镁及其化合物有广泛用途。工业上以菱镁矿(主要成分为MgCO3，含SiO2以及少量FeCO3等杂质)为原料制备纳米氧化镁的实验流程如下：

(1)加入H2O2氧化时，发生反应的离子方程式为___。

(2)在实验室煅烧滤渣2制得的金属氧化物为___(填化学式)，需要的仪器除酒精灯、三脚架以外，还需要___(填序号)。

①蒸发皿 ②坩埚 ③泥三角 ④石棉网

(3)在一定条件下CO(NH2)2可与H2O反应生成CO2和一种弱碱，反应的化学方程式为___。

(4)25℃时，加入CO(NH2)2至开始产生沉淀，溶液的pH=10时，c(Mg2+)=___molL-1(已知25℃，Ksp[Mg(OH)2]=1.8×10-11)。

(5)工业上还可用氯化镁和碳酸铵为原料，采用直接沉淀法制备纳米MgO。如图1为反应温度对纳米MgO产率和粒径的影响，据图分析反应的最佳温度为___。

(6)Mg-H2O2电池可用于驱动无人驾驶的潜航器。该电池以海水为电解质溶液，示意图2如。该电池工作时，石墨电极发生的电极反应为___。

Answer 1

【答案】2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O Fe2O3 ②③ CO(NH2)2+3H2O=CO2↑+2NH3H2O 1.8×10-3 50°C H2O2+2e-=2OH-

【解析】

菱镁矿的主要成分为MgCO3、含SiO2以及少量FeCO3，酸溶时MgCO3、FeCO3与稀硫酸反应生成MgSO4、FeSO4，SiO2与稀硫酸不反应，过滤得到的滤渣1的主要成分为SiO2；向滤液中加入H2O2，H2O2将Fe2+氧化成Fe3+，加入NH3·H2O调pH≈4，Fe3+转化成Fe(OH)3沉淀而除去，滤渣2的主要成分为Fe(OH)3；滤液中加入CO(NH2)2使Mg2+转化为Mg(OH)2沉淀，煅烧Mg(OH)2得到纳米MgO粉末；据此分析作答。

(1)过氧化氢是绿色氧化剂，氧化亚铁离子不会引入新的杂质，氧化亚铁离子的离子方程式为：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；

(2)滤渣2为氢氧化铁，煅烧氢氧化铁制得的金属氧化物是氧化铁，化学式为Fe2O3，煅烧固体需要在坩埚中进行，需要的仪器除酒精灯、三脚架以外，还需要坩埚、泥三角，答案选②③；

(3)在一定条件下CO(NH2)2可与H2O反应生成CO2和一种弱碱，依据原子守恒可知弱碱为一水合氨，反应的化学方程式为：CO(NH2)2+3H2O=CO2↑+2NH3H2O；

(4)已知25℃，Ksp[Mg(OH)2]=1.8×10-11，加入CO(NH2)2至开始产生沉淀，溶液的pH=10，c(OH-)=mol/L=10-4mol/L，Ksp[Mg(OH)2]= c(Mg2+)×c2(OH-)=1.8×10-11，则c(Mg2+)=1.8×10-3mol/L；

(5)图1为反应温度对纳米MgO产率和粒径的影响，据图分析50℃时氧化镁产率最大，反应的最佳温度为50℃；

(6)该原电池中，镁作负极，石墨作正极，正极上双氧水得电子生成氢氧根离子，电极反应式为H2O2+2e-=2OH-。