Question

20．蛇纹石矿可以看做MgO、Fe₂O₃、Al₂O₃、SiO₂组成．由蛇纹石制取碱式碳酸镁的实验步骤如图所示：
【资料1】

氢氧化物	溶液pH
	开始沉淀	沉淀完全	沉淀开始溶解	沉淀完全溶解
Fe（OH）3	2.3	3.4	沉淀不溶	沉淀不溶
Al（OH）3	3.3	5.2	7.8	12.8
Mg（OH）2	8.6	11.1	沉淀不溶	沉淀不溶

（1）任写一个在蛇纹石中加入盐酸发生反应的化学方程式MgO+2HCl=MgCl₂+H₂O．
（2）进行操作Ⅰ时，控制溶液pH=6～7（有关氢氧化物沉淀的pH如表），写出沉淀物A中两种固体的化学式Fe（OH）₃、Al（OH）₃．若要除去沉淀物A中的白色固体，不另外使用其他试剂，可向其中加入氢氧化钙溶液，然后再过滤、洗涤、烘干．
（3）为确定产品碱式碳酸镁【m MgCO₃•n Mg（OH）₂•x H₂O】的组成，某同学设计了下图所示的装置．
【资料2】
MgCO₃、Mg（OH）₂ 受热易发生分解，有关化学方程式如下：
MgCO₃ $\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$MgO+CO₂↑；Mg（OH）₂ $\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$MgO+H₂O
实验测得：硬质玻璃管中碱式碳酸镁质量为 4.66g，充分受热分解后剩余固体质量为2.0g，实验前称得C装置的质量为50g，实验后增重至50.9g，实验前称得D装置的质量为20g，实验后增重至21.76g．
①A框中装置的作用是除去空气中水蒸气和二氧化碳气体；
E框中装置的作用是吸收空气中的二氧化碳和水蒸气，防止其进入D装置．
②在装好试剂后，加热前应进行的操作是打开K₁关闭K₂，通一会儿空气．
③碱式碳酸镁中镁元素、氧元素的质量比 是5：12．

Answer 1

分析 （1）根据盐酸能与金属氧化物反应生成盐和水进行分析；
（2）根据氢氧化铝、氢氧化铁、氢氧化镁在pH=6～7的溶液中的溶解性，氢氧化铝会溶于氢氧化钠溶液中进行分析；
（3）①根据二氧化碳和水蒸气会对实验数据产生影响进行分析；
②根据在装好试剂后，加热前应先将装置内的空气排尽进行分析；
③根据元素守恒计算镁元素和氧元素的质量．

解答 解：（1）盐酸能与金属氧化物反应生成盐和水，氧化镁和盐酸反应生成氯化镁和水，化学方程式为：MgO+2HCl=MgCl₂+H₂O；
（2）氢氧化铝、氢氧化铁、氢氧化镁在pH=6～7的溶液中，氢氧化铝和氢氧化铁会形成沉淀，氢氧化铝会溶于氢氧化钠溶液中，所以要除去沉淀物A中的白色固体，不另外使用其他试剂，可向其中加入氢氧化钙溶液，然后再过滤、洗涤、烘干；
（3）①二氧化碳和水蒸气会对实验数据产生影响，所以A框中装置的作用是：除去空气中水蒸气和二氧化碳气体，E框中装置的作用是：吸收空气中的二氧化碳和水蒸气，防止其进入D装置；
②在装好试剂后，加热前应先将装置内的空气排尽，所以加热前应进行的操作是：打开K₁关闭K₂，通一会儿空气；
③碱式碳酸镁中镁元素的质量为2.0g×$\frac{24}{24+16}$×100%=1.2g，氧元素的质量=氧化镁中的元素+二氧化碳中的氧元素+水中的氧元素=（2.0g-1.2g）+（21.76g-20g）×$\frac{16×2}{12+16×2}$×100%+（50.9g-50g）×$\frac{16}{1×2+16}$×100%=2.88g．
碱式碳酸镁中镁元素、氧元素的质量比：1.2g：2.88g=5：12．
故答案为：（1）MgO+2HCl=MgCl₂+H₂O；
（2）Fe（OH）₃、Al（OH）₃，氢氧化钙，过滤；
（3）①除去空气中水蒸气和二氧化碳气体；
吸收空气中的二氧化碳和水蒸气，防止其进入D装置；
②打开K₁关闭K₂，通一会儿空气；
③5：12．

点评 本题主要考查了元素化合物中金属铝、铁的性质，解题时不仅需熟知物质间的反应原理，还需灵活运用于实验的设计，难度较大．