Question

7．碳酸镁水合物是制备镁产品的中间体．工业上从弱碱性卤水（主要成份为MgCl₂）中获取MgCO₃•3H₂O的方法如下（如图1）：

 （1）写出沉淀过程的离子方程式Mg²⁺+CO₂+2OH^-+2H₂O=MgCO₃•3H₂O↓．
（2）沉淀过程的pH随时间的变化如图2所示，沉淀过程的操作为c（填序号）
a．向卤水中滴加NaOH溶液，
b．向NaOH溶液中滴加卤水，同时通入CO₂
c．向卤水中通CO₂至饱和，然后滴加NaOH溶液，同时继续通入CO₂
d．向NaOH溶液中通入CO₂至饱和，然后滴加卤水，同时继续通入CO₂
（3）沉淀过程中的c（Mg²⁺）随时间的变化如图3所示，不同温度下所得到的沉淀产物如图4所示．沉淀过程选择的温度为313K，理由是较高的温度能够加快沉淀反应的速率，也使得溶液中残留的c（Mg²⁺）较小，提高Mg²⁺的沉淀率，但温度过高易生成Mg₅（OH）₂（CO₃）₄•4H₂O．

（4）写出MgCO₃•3H₂O在323K温度时发生转化的化学方程式5MgCO₃•3H₂O$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$Mg₅（OH）₂（CO₃）₄•4H₂O+CO₂↑+10H₂O．
（5）在洗涤步骤中，表明产物洗涤干净的操作为取最后一次洗涤滤液，向其中加入HNO₃酸化的AgNO₃溶液，若无白色沉淀生成，则已洗涤干净．

Answer 1

分析 从弱碱性卤水（主要成分为MgCl₂）中获取MgCO₃•3H₂O，在卤水中加氢氧化钠并通入二氧化碳得碳酸镁晶体沉淀，经洗涤、烘干、得MgCO₃•3H₂O，
（1）沉淀过程中生成MgCO₃•3H₂O↓，根据电荷守恒和元素守恒书写反应的离子方程式；
（2）根据图1可知，沉淀过程的pH随时间的变化是先变小后增大，然后保持在9-10之间左右，而溶液起始的PH值在7-8左右，据此判断；
（3）根据图2可知，较高的温度能够加快沉淀反应的速率，也使得溶液中残留的c（Mg²⁺）较小，根据图3可知，323K时，Mg²⁺生成Mg₅（OH）₂（CO₃）₄•4H₂O沉淀；
（4）MgCO₃•3H₂O在323K温度时转化成Mg₅（OH）₂（CO₃）₄•4H₂O，根据元素守恒书写化学方程式；
（5）在洗涤步骤中，沉淀是从含有氯离子的溶液中析出的，所以可以通过检验氯离子判断产物洗涤是否干净．

解答 解：从弱碱性卤水（主要成分为MgCl₂）中获取MgCO₃•3H₂O，在卤水中加氢氧化钠并通入二氧化碳得碳酸镁晶体沉淀，经洗涤、烘干、得MgCO₃•3H₂O，
（1）沉淀过程中生成MgCO₃•3H₂O↓，反应的离子方程式为Mg²⁺+CO₂+2OH^-+2H₂O═MgCO₃•3H₂O↓，
故答案为：Mg²⁺+CO₂+2OH^-+2H₂O═MgCO₃•3H₂O↓；
（2）根据图1可知，沉淀过程的pH随时间的变化是先变小后增大，然后保持在9-10之间左右，而溶液起始的PH值在7-8左右，所以沉淀过程的操作为向卤水中通入CO₂至饱和，然后滴加NaOH溶液，同时继续通入CO₂，
故选c；
（3）根据图2可知，较高的温度能够加快沉淀反应的速率，也使得溶液中残留的c（Mg²⁺）较小，根据图3可知，323K时，Mg²⁺生成Mg₅（OH）₂（CO₃）₄•4H₂O沉淀，所以选择的温度为313K，理由是较高的温度能够加快沉淀反应的速率，也使得溶液中残留的c（Mg²⁺）较小，提高Mg²⁺的沉淀率，但温度过高易生成Mg₅（OH）₂（CO₃）₄•4H₂O，
故答案为：313K；较高的温度能够加快沉淀反应的速率，也使得溶液中残留的c（Mg²⁺）较小，提高Mg²⁺的沉淀率，但温度过高易生成Mg₅（OH）₂（CO₃）₄•4H₂O；
（4）MgCO₃•3H₂O在323K温度时转化成Mg₅（OH）₂（CO₃）₄•4H₂O，反应的化学方程式为5MgCO₃•3H₂O$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$Mg₅（OH）₂（CO₃）₄•4H₂O+CO₂↑+10H₂O，
故答案为：5MgCO₃•3H₂O$\frac{\underline{\;加热\;}}{\;}$Mg₅（OH）₂（CO₃）₄•4H₂O+CO₂↑+10H₂O；
（5）在洗涤步骤中，沉淀是从含有氯离子的溶液中析出的，所以可以通过检验氯离子判断产物洗涤是否干净，所以表明产物洗涤干净的操作为取最后一次洗涤滤液，向其中加入HNO₃酸化的AgNO₃溶液，若无白色沉淀生成，则已洗涤干净，
故答案为：取最后一次洗涤滤液，向其中加入HNO₃酸化的AgNO₃溶液，若无白色沉淀生成，则已洗涤干净．

点评 本题考查制备实验方案的设计，为高考考点，准确理解工业原理、掌握实验基本操作为解答的关键，侧重分析与实验能力的考查，题目难度中等．