Question

蛇纹石可用于生产氢氧化镁，简要工艺流程如下：
I．制取粗硫酸镁：用酸液浸泡蛇纹石矿粉，过滤；并在常温常压下结晶，制得粗硫酸镁（其中常含有少量Fe³⁺、Al³⁺、Fe²⁺等杂质离子）。
II．提纯粗硫酸镁：将粗硫酸镁在酸性条件下溶解，加入适量的0.1 mol·L^－H₂O₂溶液，再调节溶液pH至7～8，并分离提纯。
III．制取氢氧化镁：向步骤II所得溶液中加入过量氨水。
已知：金属离子氢氧化物沉淀所需pH

	Fe3+	Al3+	Fe2+	Mg2+
开始沉淀时	1.5	3.3	6.5	9.4
沉淀完全时	3.7	5.2	9.7	12.4

 
请回答下列问题：
（1）步骤II中，可用于调节溶液pH至7~8的最佳试剂是           （填字母序号）。
A. MgO           B. Na₂CO₃           C. 蒸馏水
（2）Fe²⁺与H₂O₂溶液反应的离子方程式为                                。
（3）工业上常以Mg²⁺的转化率为考察指标，确定步骤III制备氢氧化镁工艺过程的适宜条件。其中，反应温度与Mg²⁺转化率的关系如右图所示。

①步骤III中制备氢氧化镁反应的离子方程式为              。
②根据图中所示50 ℃前温度与Mg²⁺转化率之间 的关系，可判断此反应是 
              （填“吸热”或“放热”）反应。
③图中，温度升高至50 ℃以上Mg²⁺转化率下降的可能原因是                    。 
④ Ksp表示沉淀溶解平衡的平衡常数。已知：
Mg(OH)₂(s)  Mg²⁺ (aq)+ 2OH^- (aq)      Ksp = c(Mg²⁺)·c²(OH^-) = 5.6×10^-12
Ca(OH)₂(s)  Ca²⁺ (aq) + 2OH^- (aq)     Ｋsp = c(Ca²⁺)·c²(OH^-) = 4.7×10^-6
若用石灰乳替代氨水，  （填“能”或“不能”）制得氢氧化镁，理由是                 。

Answer 1

（14分）（1）A                                                    （2分）
（2）2Fe²⁺ + H₂O₂ + 2H⁺ = 2Fe³⁺ + 2H₂O                                 （2分）
（3）① Mg²⁺ + 2NH₃·H₂O = Mg(OH)₂↓ + 2NH₄⁺                           （2分）
② 吸热                                                          （2分）
③ 温度过高时，氨水受热分解，浓度降低，Mg²⁺转化率下降           （2分）
④ 能，  Mg(OH)₂的溶解度小于Ca(OH)₂，可发生沉淀的转化         （各2分）

解析试题分析：（1）步骤II中，可用于调节溶液pH至7～8的目的是和酸反应提高溶液pH，使Fe^3＋、Al^3＋等杂质离子沉淀分离除去，
A、加入氧化镁和酸反应能提高溶液PH，生成镁离子，不加入杂质离子，可选；
B、加入碳酸钠能调节溶液PH但假如了钠离子，引入杂质，故不选；
C、蒸馏水对提高溶液pH不好，故不选；
故答案为：A；
（2）Fe^2＋与H₂O₂溶液反应亚铁离子被过氧化氢氧化为三价铁离子便于完全沉淀，过氧化氢被还原为水，反应的离子方程式为：2Fe^2＋+H₂O₂+2H^＋═2Fe^3＋+2H₂O，
故答案为：2Fe^2＋+H₂O₂+2H^＋═2Fe^3＋+2H₂O；
（3）①氨水沉淀镁离子生成氢氧化镁沉淀，反应的离子方程式为：Mg^2＋+2NH₃·H₂O═Mg(OH)₂ ↓+2NH₄^＋，
故答案为：Mg^2＋+2NH₃·H₂O═Mg(OH)₂ ↓+2NH₄^＋；
②根据图中所示50℃前温度与Mg^2＋转化率之间 的关系是随温度升高镁离子转化率增大，反应是吸热反应；故答案为：吸热；
③图中，温度升高至50℃以上Mg^2＋转化率下降的可能原因是温度过高时，氨水受热分解，浓度降低，Mg^2＋转化率下降，
故答案为：温度过高时，氨水受热分解，浓度降低，Mg^2＋转化率下降；
④依据氢氧化钙和氢氧化镁阴阳离子比相同，可以用溶度积常数比较溶解性强弱，氢氧化钙溶解性大于氢氧化镁，溶液中加入石灰乳可以实现沉淀转化，生成氢氧化镁分离出来；
故答案为：能；Mg(OH)₂的溶解度小于Ca(OH)₂，可发生沉淀的转化．
考点：难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质；化学平衡的影响因素；常见金属元素的单质及其化合物的综合应用