题目内容

14．碳酸镁晶体（MgC03•nH2O，n=1～5的整数）广泛应用于冶金、耐火材料及化工产品等领域，工业上以石棉尾
矿（主要含有Mg3 （ Si2O5） （ OH ）4和少量的Fe2O3、AI2O3）为原料制备碳酸镁晶体（MgCO3•nH2O）的工艺流程如图1：

已知“焙烧”过程中的主反应为：
Mg3（SiO5）（OH）4+5（NH4）2SO4$\stackrel{焙烧}{?}$3MgSO4+10NH3↑+2SiO2+7H2O↑+2SO3↑．
（1）Mg3（Si2O5）（OH）4（OH）a用氧化物的形式表示为：3MgO•2SiO2•2H2O．
（2）用电子式表示氨气的形成过程：3H•+→．
（3）“浸渣”的主要成分为：SiO2．
（4）“除铁、铝”时，需将pH调至8.0左右，适宜作调节剂的是：bc． （填字母代号）．
a．NaOH   b．Mg（OH） 2    c．NH3•H2O
（5）“沉钱”过程中反应的离子方程式为：Mg2++2HCO3-+（n-1）H2O=MgCO3•nH2O↓+CO2↑．
（6）为精确测定n的值，称取13.8gMgCO2•nH2O进行热重分析，并绘制出如图2所示的热重曲线示意图．
[查阅资料]：碳酸镁晶体高温可完全分解生成3种氧化物．
①t2°C时，剩余圆固体为：MgCO3•H2O． （填化学式）
②最终剩余的4.0g物质是：H2O． （填化学式〕
③MgCO3•nH2O完全分解的化学方程式为：MgCO3•3H2O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MgO+CO2↑+3H2O↑．

分析 以石棉尾矿（主要含有Mg3 （ Si2O5） （ OH ）4和少量的Fe2O3、Al2O3）为原料制备碳酸镁晶体（MgCO3•nH2O）的工艺流程：加入硫酸铵焙烧得到MgSO4、SiO2、Fe2O3、Al2O3，水浸，形成Mg2+、Fe3+、Al3+的溶液，SiO2不溶于水形成浸渣，加入Mg（OH） 2 或NH3•H2O将pH调至8.0左右，将Fe3+、Al3+以氢氧化物的形式过滤除去，向含有镁离子的滤液中加入碳酸氢铵发生反应：Mg2++2HCO3-+（n-1）H2O=MgCO3•nH2O↓+CO2↑，洗涤晶体可得，据此分析解答．

解答 解：（1）化学式改写成相应的氧化物的形式，按照活泼金属氧化物、较活泼金属氧化物、SiO2、H2O的顺序来书写，Mg3（Si2O5）（OH）4用氧化物的形式表示为：3MgO•2SiO2•2H2O；
故答案为：3MgO•2SiO2•2H2O；
（2）氨气为共价化合物，其形成过程为3H•+→；
故答案为：3H•+→；
（3）石棉尾矿加入硫酸铵焙烧得到MgSO4、SiO2、Fe2O3、Al2O3，水浸，SiO2不溶于水形成浸渣；
故答案为：SiO2；
（4）“除铁、铝”时，需将pH调至8.0左右，选择不引入新杂质的试剂，故可选用Mg（OH） 2 或NH3•H2O；
故答案为：bc；
（5）“沉镁”过程中反应的离子方程式为：Mg2++2HCO3-+（n-1）H2O=MgCO3•nH2O↓+CO2↑；
故答案为：Mg2++2HCO3-+（n-1）H2O=MgCO3•nH2O↓+CO2↑；
（6）根据精确测定n的值，称取13.8gMgCO3•nH2O进行热重分析，图2所示的热重曲线示意图，MgCO2•nH2O受热分解生成MgO、CO2、H2O，最终剩余的固体为MgO4.0g，n（Mg）=4.0g÷40g/mol=0.1mol，则n（MgCO3）=n（Mg）=0.1mol，m（MgCO3）=8.4g，m（H2O）=13.8g-8.4g=5.4g，n（H2O）=5.4g÷18g/mol=0.3mol，1：n=n（MgCO3）：n（H2O）=0.1：0.3，故n=3，则该晶体化学式为MgCO3•3H2O，
①t2°C时，剩余圆固体化学式为MgCO3•xH2O，此时分解的化学方程式为：
MgCO3•3H2O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MgCO3•xH2O+（3-x）H2O
138                        84+18x
13.8g                         10.2g
$\frac{138}{13.8}=\frac{84+18x}{10.2}$，解得x=1，
故此时物质的化学式为：MgCO3•H2O；
故答案为：MgCO3•H2O；
②MgCO2•nH2O受热分解生成MgO、CO2、H2O，最终剩余的固体为MgO；
故答案为：MgO；
③MgCO2•nH2O完全分解的化学方程式为：MgCO3•3H2O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MgO+CO2↑+3H2O↑；
故答案为：MgCO3•3H2O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MgO+CO2↑+3H2O↑．

点评 本题考查物质的制备和物质成分的探究，注意从质量守恒的角度分析，加强随数据的处理和分析能力，充分考查学生的分析能力及化学实验能力，题目难度中等．

练习册系列答案
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