题目内容

8．高纯度氢氧化镁广泛应用于医药、电力等领域．镁硅酸盐矿石可用于生产氢氧化镁，简要工艺流程如图1所示：

已知：
①溶液I中除含Mg2+、SO42-外，还含少量Fe3+、Al3+、Fe2+等离子；
②Mg2+与氨水的反应为吸热反应．
请回答下列问题：
（1）Mg在元素周期表中的位置为第三周期 IIA族．
（2）H2O2的电子式为．溶液 I中加入H2O2溶液发生反应的离子方程式是2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O．
（3）向溶液 I中首先加入的试剂是H2O2，产生沉淀的化学式为Fe（OH）3、Al（OH）3．工业上有时只用一种含钠化合物替代H2O2和MgO，该试剂通常为Na2O2（或NaClO）（填化学式）．
（4）溶液 II中Mg2+转化率随温度T的变化情况如图2所示：
①向溶液 II中加入氨水发生反应的离子方程式是Mg2++2NH3•H2O=Mg（OH）2↓+2NH4+．
②T1前Mg2+转化率增大的原因是镁离子与氨水的反应是吸热反应，温度升高，平衡正向移动．

分析 溶液Ⅰ中除MgSO4外，还含有少量Fe3+、Al3+、Fe2+等离子，加入双氧水可以将亚铁离子氧化成铁离子，再加入氧化镁主要作用是调节溶液pH值，使铁离子铝离子沉淀，过滤后在滤液中加入氨水使溶液中镁离子沉淀，得氢氧化镁沉淀，由于要通过使铁离子沉淀的方法除去铁，所以要先氧化再沉淀，根据Mg2+转化率随温度t的变化示意图可知，由于氨水与镁离子反应生成氢氧化镁的反应是吸热反应，所以升高温度，镁离子的转化率增大，但随着温度的升高，氨气在水中的溶解度减小，氨水的浓度减小，会导致Mg2+转化率减小，以此解答该题．

解答 解：（1）Mg在元素周期表中的位置为第三周期 IIA族；
故答案为：第三周期 IIA族；
（2）H2O2氢原子与氧原子形成共用电子对，电子式为；根据上面的分析可知，加入H2O2溶液反应的离子方程式是2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；
故答案为：；2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；
（3）根据上面的分析可知，要先氧化再沉淀，所以向溶液Ⅰ先加入试剂H2O2，再加入氧化镁主要作用是调节溶液pH值，使铁离子铝离子沉淀，故沉淀为：Fe（OH）3、Al（OH）3； 工业上有时只用一种含钠化合物替代H2O2和MgO，要求该物质有氧化性和调节pH的作用，则为Na2O2（或NaClO）；
故答案为：H2O2； Fe（OH）3、Al（OH）3；Na2O2（或NaClO）；
（4）①）①向溶液Ⅱ中加入氨水与镁离子反应生成氢氧化镁沉淀，反应的离子方程式是：Mg2++2NH3•H2O=Mg（OH）2↓+2NH4+，
故答案为：Mg2++2NH3•H2O=Mg（OH）2↓+2NH4+；
②根据上面的分析可知，t1前Mg2+转化率增大的原因是 反应是吸热反应，升高温度，Mg2+转化率增大，平衡右移；
故答案为：镁离子与氨水的反应是吸热反应，温度升高，平衡正向移动．

点评 本题考查物质制备方案，涉及物质分离提纯、离子沉淀的条件选择、化学平衡的影响因素、离子方程式的书写、沉淀转化的原理应用，侧重于学生的分析能力和实验能力的考查，难度中等．

练习册系列答案
相关题目
18．下列对某些问题的认识正确的是（　　）
A．漂白粉和明矾都常用于自来水的处理，且二者的作用原理相同
B．Na的还原性比Cu强，故可用Na与CuSO4溶液反应制取Cu
C．不能用带玻璃塞的玻璃瓶盛放碱液
D．玻璃、水泥、陶瓷、水晶都是重要的硅酸盐材料
19．关于CH4说法错误的是（　　）
A．固态时属于分子晶体B．正四面体结构的分子
C．与CCl4结构相似、分子间存在氢键D．含极性键的非极性分子
16．现代生活中，人们使用各种含硅元素的物质美化自己的生活．
（1）现代化的生活小仅中安装有太阳能路灯，其中太阳能电池的主要成分是Si．
（2）人们常常选用雕花玻璃装饰房间．在玻璃上雕花时发生的化学方程式是4HF+SiO2=SiF4↑+2H2O．
（3）家庭装饰的石材表面常涂有一层硅酸钠溶液，硅酸钠溶液可以与空气中的二氧化碳反应生成硅酸沉淀以保护石材，有关反应的离子方程式是SiO32-+CO2+H2O=CO32-+H2SiO3↓，．
（4）许多人喜欢佩戴玉石饰品．玉石的主要成分基本都属于硅酸盐，列入和田玉（Ca2Mg5H2Si8O24）可表示为复杂氧化物形式2CaO•5MgO•8SiO2•H2O，则南阳玉（CaAl2Si2O8）表示为复杂氧化物形式是CaO•Al2O3•2SiO2．
3．工业上常用电解氯化亚铁的方法获得氧化剂，吸收有毒的气体．某小组同学欲探究1 mol/L FeCl2溶液的电解产物．
（1）在配制1 mol/L FeCl2溶液时，通常加入少量稀盐酸和铁粉，其原因是加酸抑制Fe2+水解，加Fe粉防止Fe2+氧化．
（2）甲同学预测电解FeCl2溶液现象：阳极和阴极分别有气泡生成．阳极的气体可能是Cl2
（3）设计实验Ⅰ验证上述猜测．实验装置和现象如下：
序号实验装置阳极实验现象阴极
实验Ⅰ
电压1.5V电解1 mol/L FeCl2溶液，pH=4.9		阳极表面没有气泡生成；阳极附近溶液逐渐变浑浊，颜色变成黄绿色；最终石墨电极表面附有少量红褐色固体．没有观察到气泡生成，铜电极表面有银灰色金属光泽的固体析出．
已知：Fe（OH）3开始沉淀时pH=1.5，完全沉淀时pH=2.8甲同学取阳极附近浑浊液于试管中，滴加KSCN溶液，没有明显变化，但是滴加少量盐酸后，溶液变成红色，说明阳极未发现Cl2生成，产物是Fe（OH）3．
（4）乙同学推测阴极未产生气体的原因可能与溶液的酸性强弱有关，设计如下对比实验：电解不同pH 的1 mol/L FeCl2溶液
实验序号pH阳极阴极
是否有气泡产生湿润淀粉碘化钾试纸是否变蓝电极附近溶液颜色变化是否有气泡产生电极表面是否出现镀层
实验Ⅱ2.4无未变色黄绿色，少量浑浊无有
实验Ⅲ-0.4无未变色黄绿色，无浑浊有无
由实验Ⅱ、Ⅲ得出的结论是阴极在酸性较强时，H+优先于Fe2+放电．
（5）实验Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ均未观察到Cl2产生，乙同学继续实验探究，猜测可能是电压对实验实验的影响，设计对比实验如下：
不同电压下电解1 mol/L FeCl2溶液
实验序号电压
（V）		阳极阴极
是否有气泡产生湿润淀粉碘化钾试纸是否变蓝电极附近溶液颜色变化是否有气泡产生电极表面是否出现镀层
实验Ⅳ3无未变色缓慢变成黄绿色，有浑浊少量有，约1min
实验Ⅴ6少量变蓝很快变成黄绿色，有浑浊大量有，迅速
①实验Ⅴ中阳极产生的Cl2将Fe2+氧化为Fe3+．有关反应方程式是Cl2+2Fe2+═2Fe3++2Cl-
②实验Ⅳ和Ⅴ中，阴极都有镀层出现，阴极的电极反应式是Fe2++2e-═Fe
（6）根据Ⅰ～Ⅴ实验探究，电解时影响离子放电顺序的因素有（写出两点）：电压、溶液的酸碱性．
13．一种以白磷（P4）为原料制备次磷酸钠晶体的工艺流程如图所示：

（1）一定温度下，PH3的分解反应为4PH3（g）?P4（g）+6H2（g），该反应的平衡常数表达式为K=$\frac{{c}^{6}（{H}_{2}）•c（{P}_{4}）}{{c}^{4}（P{H}_{3}）}$；．
（2）搅拌釜中通入CO2的目的是中和过量碱（或调节溶液pH或除去部分Ca2+离子）．
（3）滤渣2的主要成分为CaCO3．
（4）过滤后从滤液中得到次氯酸钠粗晶体的操作步骤为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤．
（5）反应釜中另一种生成物为次磷酸二氢钙（次磷酸二氢钙溶于水），其化学反应方程式为2P4+3Ca（OH）2+6H2O=3Ca（H2PO2）2+2PH3↑．
（6）次氯酸钠可用于化学镀．如在塑料镀件上化学镀铜，用含有 Cu2+和 H2PO3-的溶液在pH=11 条 件 下 反 应，次 磷 酸 根 离 子 被 氧 化 为 HPO32-，该反应的离子方程式为Cu2++H2PO2-+3OH-=Cu+HPO32-+2H2O ． 化学镀与电镀相比，优点是化学镀无需通电或化学镀对镀件的导电性无特殊要求或其它合理答案．
20．下列叙述正确的是（　　）
A．某溶液中加入氯化钡溶液有白色沉淀生成，且沉淀不溶于稀盐酸，则原溶液一定含有SO42-
B．某溶液中加入盐酸放出能使澄清的石灰水变浑浊的无色无味的气体，则原溶液一定含有CO32-
C．检验某溶液中是否含有Fe3+时，可滴加硫氰化钾溶液，若溶液由无色变为血红色，则说明溶液中一定含有Fe3+
D．某溶液进行焰色反应，火焰颜色呈黄色，说明原溶液中一定不存在钾离子
12．乙醇是生活中常见的物质，用途广泛，其合成方法和性质也具有研究价值．
Ⅰ．乙醇可以作为燃料燃烧．
已知化学键的键能是指气态原子间形成1mol化学键时释放出的能量．应用表中数据（25℃、101kPa），写出气态乙醇完全燃烧生成CO2和水蒸气的热化学方程式C2H5OH（g）+3O2（g）2CO2（g）+3H2O（g）△H=-1253kJ/mol．
键C-CC-HO=OH-OC-OC=O
键能/（kJ•mol-1）348413498463351799
Ⅱ．直接乙醇燃料电池（DEFC）具有很多优点，引起了人们的研究兴趣．现有以下三种乙醇燃料电池（图1）．碱性乙醇燃料电池酸性乙醇燃料电池熔融盐乙醇燃料电池
（1）三种乙醇燃料电池中正极反应物均为O2．
（2）碱性乙醇燃料电池中，电极a上发生的电极反应式为C2H5OH+16OH--12e-2CO32-+11H2O，使用空气代替氧气，电池工作过程中碱性会不断下降，其原因是空气中的CO2会与KOH溶液反应，降低溶液的碱性，同时反应中也会消耗KOH．
（3）酸性乙醇燃料电池中，电极b上发生的电极反应式为3O2+12H++12e-6H2O，通过质子交换膜的离子是H+．
（4）熔融盐乙醇燃料电池中若选择熔融碳酸钾为介质，电池工作时，CO32-向电极a（填“a”或“b”）移动，电极b上发生的电极反应式为O2+2CO2+4e-2CO32-．
Ⅲ．已知气相直接水合法可以制取乙醇：H2O（g）+C2H4（g）?CH3CH2OH（g）．当n（H2O）：n（C2H4）=1：1时，乙烯的平衡转化率与温度、压强的关系如图2：
（1）图中压强P1、P2、P3、P4的大小顺序为：p1＜p2＜p3＜p4，理由是：反应分子数减少，相同温度下，压强升高乙烯转化率提高．
（2）气相直接水合法采用的工艺条件为：磷酸/硅藻土为催化剂，反应温度290℃，压强6.9MPa，n（H2O）：n（C2H4）=0.6：1．该条件下乙烯的转化率为5%．若要进一步提高乙烯的转化率，除了可以适当改变反应温度和压强外，还可以采取的措施有将产物乙醇液化移去、增加nH2O：nC2H4比．
Ⅳ．探究乙醇与溴水是否反应．
（1）探究乙醇与溴水在一定条件下是否可以发生反应，实验如表：
实验编号实验步骤实验现象
1向4mL无水乙醇中加入1mL溴水，充分振荡，静置4小时溶液橙黄色褪去，溶液接近无色
2向4mL无水乙醇中加入1mL溴水，加热至沸腾开始现象不明显，沸腾后溶液迅速褪色
向淀粉KI溶液中滴加冷却后的上述混合液溶液颜色不变
3向4mL水中加入1mL溴水，加热至沸腾橙黄色略变浅
向淀粉KI溶液中滴加冷却后的溴水混合液溶液变蓝
①实验2中向淀粉-KI溶液中滴加冷却后的混合液的目的是检验反应后溶液中是否还含有溴单质．
②实验3的作用是对比实验，验证在加热条件下水是否能够与溴单质反应．
③根据实验现象得出的结论是加热条件下或长期放置，乙醇能够与溴水反应．
（2）探究反应类型
现有含a mol Br2的溴水和足量的乙醇，请从定量的角度设计实验（其他无机试剂任选），探究该反应是取代反应还是氧化反应（已知若发生氧化反应，则Br2全部转化为HBr）：取含amolBr2的溴水和足量的乙醇，混合加热，完全反应后利用AgNO3标准液滴定测定溶液中Br-物质的量．若n（Br-）=amol则发生取代反应；若n（Br-）=2amol则发生氧化反应；若amol＜n（Br-）＜2amol则既发生了取代反应也发生了氧化反应．
13．（1）质量相同的O2、NH3、H2、Cl2四种气体中，在相同温度和相同压强条件下，体积最大的是H2．
（2）下列物质中，既能与盐酸反应，又能与氢氧化钠溶液反应的是④⑤．（填序号）
①NaAlO2  ②Ca（OH）2   ③Na2CO3    ④Al（OH）3⑤NaHCO3
（3）Na、Mg、Al分别与足量的硫酸溶液反应，当生成气体的质量相同时，消耗掉的Na、Mg、Al的物质的量之比为6：3：2．
（4）将氯化铝溶液和氢氧化钠溶液等体积混合，得到的沉淀物中铝元素的质量是溶液中所含铝元素的质量的2倍，则原氯化铝溶液和氢氧化钠溶液的物质的量浓度之比可能是1：2或3：10
（5）1mol过氧化钠与2mol碳酸氢钠固体混合后，在密闭容器中加热充分反应，排出气体物质后冷却，残留的固体物质是Na2CO3．

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