Question

蛇纹石矿可以看作由MgO、Fe₂O₃、Al₂O₃、SiO₂组成．由蛇纹石制取碱式碳酸镁的实验步骤如下：

（1）蛇纹石矿加盐酸溶解后，溶液里除了Mg²⁺外，还含有的金属离子是

 

．
（2）从沉淀混合物A[含有Fe（OH）₃和Al（OH）₃]中提取红色氧化物作颜料，先向沉淀物A中加入

 

溶液 （填入物质的化学式），然后

 

、

 

、

 

（依次填写实验操作名称）．
（3）物质循环使用，能节约资源．上述实验中，可以循环使用的物质是

 

 （填写物质化学式）．
（4）18.2g产品碱式碳酸镁：aMgCO₃?bMg（OH）₂?cH₂O完全分解后，产生6.6g CO₂和8.0g MgO，由此可知，产品的化学式中：a=

 

、b=

 

、c=

 

．

Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用,制备实验方案的设计

专题：实验设计题

分析：蛇纹石矿可以看作由MgO、Fe₂O₃、Al₂O₃、SiO₂组成，酸溶过滤得到滤液中为Mg²⁺、Fe³⁺、Al³⁺，加入氢氧化钙沉淀得到氢氧化铝、氢氧化铁沉淀A，滤液中通入二氧化碳生成氢氧化铝沉淀B和碳酸氢钙，加入氢氧化钙反应生成碳酸钙循环利用，溶液中得到碳酸氢镁溶液，热解得到碱式碳酸镁；
（1）蛇纹石矿可以看做MgO、Fe₂O₃、Al₂O₃、SiO₂组成，蛇纹石加盐酸溶解后，MgO、Fe₂O₃、Al₂O₃和HCl反应溶解，而SiO₂和HCl不反应，不能溶解；
（2）红色氧化物为Fe₂O₃，应先将其中含有的少量Al（OH）₃除去，除去Al（OH）₃的方法是利用它能溶于强碱的性质；
（3）此过程中CO₂是可以重复使用的；
（4）确定产品aMgCO₃?bMg（OH）₂?cH₂O中a、b、c的值，需要测定的数据是①样品质量；②MgO质量；③生成CO₂的质量（或体积）；④生成水的质量；

解答： 解：（1）蛇纹石加盐酸溶解，MgO、Fe₂O₃、Al₂O₃和HCl反应溶解，反应方程式分别为：MgO+2HCl=MgCl₂+H₂O，Fe₂O₃+6HCl=2FeCl₃+3H₂O，Al₂O₃+6HCl=2AlCl₃+3H₂O．而SiO₂不与盐酸反应，以沉淀的形式除去，故答案为：Fe³⁺、Al³⁺；
（2）从实验步骤图知：沉淀混合物为Fe（OH）₃和Al（OH）₃，红色氧化物是沉淀物Fe（OH）₃分解后得到的Fe₂O₃，所以得先加碱把Al（OH）₃除掉，反应为：Al（OH）₃+NaOH=NaAlO₂+2H₂O，然后过滤洗涤灼烧即可；
故答案为：NaOH；过滤、洗涤、灼烧；
（3）从实验步骤图知：上述实验中，步骤Ⅱ中通二氧化碳，生成碳酸钙，碳酸钙分解可得到二氧化碳，作为第Ⅱ步的原料，碱式碳酸镁分解得到CO₂，可以循环使用的物质是CaCO₃或CO₂；
故答案为：CaCO₃或CO₂；
（4）m（样品）=18.2g，m（CO₂）=6.6g，m（MgO）=8.0g，碱式碳酸镁分解：aMgCO₃?bMg（OH）₂?cH₂O

高温  .

（a+b）MgO+aCO₂↑+（b+c）H₂O↑，根据质量守恒得：m（H₂O）=18.2g-6.6g-8.0g=3.6g，则m（MgO）═0.2mol，n（CO₂）═0.15mol，n（H₂O）═0.2mol，得：a：b：c=0.15：0.05：0.15=3：1：3，故答案为：3，1，3；

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，题目难度中等．