Question

4．高纯度的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，简要工艺流程如下：

己知1：溶液I中除MgSO₄外，还含有少量Fe³⁺、Al³⁺、Fe²⁺等离子
2：几种金属阳离子的氢氧化物沉淀时的pH如下表所示：

	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

（1）Mg在周期表中的位置第三周期ⅡA族，Si的原子结构示意图为．
（2）向溶液I中加入X的作用是调节溶液pH．
（3）向溶液I中加入的两种试剂先后顺序是H₂O₂、MgO[Mg（OH）₂或MgCO₃]（填化学式）．
（4）加入H₂O₂溶液反应的离子方程式是2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O．
（5）如图是溶液Ⅱ中Mg²⁺转化率随温度t的变化示意图：

①向溶液Ⅱ中加入氨水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反应是吸热反应，升高温度，平衡右移，Mg²⁺转化率增大；t₁后Mg²⁺转化率下降的原因是（用化学方程式表示）NH₃•H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃↑+H₂O．

Answer 1

分析 溶液Ⅰ中除MgSO₄外，还含有少量Fe³⁺、Al³⁺、Fe²⁺等离子，根据题中提供的各种金属离子沉淀的pH值可知，加入双氧水可以将亚铁离子氧化成铁离子，再加入试剂X主要作用是调节溶液pH值，使铁离子沉淀，可以加氧化镁或氢氧化镁等，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：溶液Ⅰ中除MgSO₄外，还含有少量Fe³⁺、Al³⁺、Fe²⁺等离子，根据题中提供的各种金属离子沉淀的pH值可知，加入双氧水可以将亚铁离子氧化成铁离子，再加入试剂X主要作用是调节溶液pH值，使铁离子沉淀，可以加氧化镁或氢氧化镁等，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，
（1）Mg的原子序数为12，原子核外有3个电子层，最外层电子数为2，则位于周期表第三周期ⅡA族，Si的原子核外有3个电子层，最外层电子数为4，原子结构示意图为，
故答案为：第三周期ⅡA族；；
（2）根据上面的分析可知，向溶液Ⅰ中加入X的作用是调节溶液pH，
故答案为：调节溶液pH；
（3）根据上面的分析可知，要先氧化再沉淀，所以向溶液Ⅰ中加入的两种试剂先后顺序是H₂O₂、MgO[Mg（OH）₂或MgCO₃]，故答案为：H₂O₂、MgO[Mg（OH）₂或MgCO₃]；
（4）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；
（5）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 升高温度，Mg²⁺转化率增大，平衡右移，反应是吸热反应；t₁后Mg²⁺转化率下降的原因是氨气在水中的溶解度减小，氨水的浓度减小，反应的方程式为 NH₃•H₂O $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ NH₃↑+H₂O，
故答案为：镁离子与氨水反应是吸热反应，升高温度，平衡右移，Mg²⁺转化率增大；NH₃•H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃↑+H₂O．

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．