Question

蛇纹石是一种富镁硅酸盐矿物的总称，因其颜色青绿相间酷似蛇皮而得名。蛇纹石可以看作由MgO、FeO和Fe₂O₃、Al₂O₃、SiO₂组成。工业上由蛇纹石制取碱式碳酸镁产品的流程如下：

（1）蛇纹石加盐酸溶解后，溶液里除了Mg^2＋、Al³⁺外，还含有的金属离子是________。
（2）向Ⅰ中加入氧化剂的作用是                           ，加入Ca(OH)₂时，  
需要控制溶液pH在7～8之间(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

 
若pH＞8可能会导致           溶解、________沉淀。
（3）沉淀物A可作为提取红色颜料的原料，若向沉淀物A中加入           ，然
后过滤、洗涤、_________（填写实验操作名称)，即可获得红色颜料，实现废物的综合利用。
（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）若产品的化学式用aMgCO₃·bMg(OH)₂·cH₂O表示，现称取18.2 g产品并使之完全分解，收集到3.36L CO₂（标准状况下）和8.0 g MgO，通过计算确定产品的化学式中：a＝________，b＝________，c＝________。

Answer 1

（1）Fe^3＋、Fe^2＋ （各1分，共2分）
（2）将Fe^2＋氧化成Fe^3＋或将Fe(OH)₂氧化成Fe(OH)₃，（2分）     Al(OH)₃　Mg²⁺（各1分，共2分）
（3）NaOH溶液（其它可溶性强碱也可），（干燥）灼烧，（各1分。共2分）
（4）CO₂（2分）
（5）3　1　3（3分，对一个数字给1分）

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，FeO＋2HCl=FeCl₂＋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⁺、Al³⁺外，还有的金属离子是Fe^2＋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
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。