Question

氧化镁在医药、建筑等行业应用广泛．硫酸镁还原热解制备高纯氧化镁是一种新的探索．以菱镁矿（主要成分为（MgCO₃，舍少量FeCO₃）为原料制备高纯氧化镁的实验流程如下：

（1）通入O₂氧化时，发生反应的离子方程式为

 

．
（2）滤渣2的成分是

 

（填化学式）．
（3）流程图中“操作步骤”为

 

、过滤等操作，得到MgSO₄?7H₂O晶体．对MgSO₄?7H₂O晶体直接加热

 

（填“能”或“不能”）得到无水MgSO₄固体．
（4）长时间加热MgCO₃悬浊液后生成Mg（OH）₂，该反应的化学方程式为

 

．
（5）已知酸碱指示剂百里酚蓝变色的pH范围如表所示：

pH	＜8.0	8.0～9.6	＞9.6
颜色	黄色	绿色	蓝色

25℃时，向Mg（OH）₂的饱和溶液中滴加2滴百里酚蓝指示剂，溶液所呈现的颜色为

 

[25℃时，Mg（OH）₂的溶度积Ksp=5.6×10^-12]．
（6）煅烧过程存在以下反应：
2MgSO₄+C

800℃

2MgO+2SO₂↑+CO₂↑；
MgSO₄+C

800℃

MgO+SO₂↑+CO↑；
MgSO₄+3C

800℃

MgO+S↑+3CO↑．
①若在实验室中煅烧硫酸镁，需要的仪器除酒精灯、三脚架以外，还需要

 

．
A．蒸发皿      B．坩埚        C．泥三角        D．石棉网
②用下列实验装置检验煅烧产生的气体中含有SO₂、CO₂气体（加热装置略去，部分装置可以重复使用）．

正确的连接顺序是a→b→

 

（按接口连接）．B中盛放的试剂是

 

，确定存在二氧化碳气体的实验现象是

 

．

Answer 1

考点：制备实验方案的设计,物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用

专题：实验设计题

分析：（1）含少量FeCO₃，与硫酸反应生成Fe²⁺，可被氧气氧化生成Fe³⁺；
（2）加入氨水调节溶液PH使氢氧化铁全部沉淀；
（3）过滤后，滤液成分为硫酸镁，可经蒸发浓缩、冷却结晶得到晶体；
（4）从难溶电解质的溶解平衡解答；
（5）根据溶度积计算溶液的pH，可确定颜色；
（6）①应用坩埚加热固体；
②验证CO₂与SO₂，要达到预期的实验目的，先要验证通过品红溶液验证二氧化硫，接着通过高锰酸钾溶液除去二氧化硫，然后通过品红检验二氧化硫是否除尽，最后通过澄清的石灰水检验二氧化碳，这样做能避免造成不必要的干扰．

解答： 解：（1）含少量FeCO₃，与硫酸反应生成Fe²⁺，可被氧气氧化生成Fe³⁺，反应的离子方程式为4Fe²⁺+O₂+4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O，
故答案为：4Fe²⁺+O₂+4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O；
（2）酸溶后过滤得到溶液中加入过氧化氢氧化亚铁离子为铁离子，加入氨水调节溶液PH使铁离子全部沉淀，过滤后所以得到沉淀为Fe（OH）₃，
故答案为：Fe（OH）₃；
（3）过滤后，滤液成分为硫酸镁，可经蒸发浓缩、冷却结晶得到晶体，将MgSO₄?7H₂O晶体直接加热会造成结晶水脱去，硫酸镁较稳定，可以稳定存在，
故答案为：蒸发浓缩、冷却结晶；能；
（4）氢氧化镁的溶解度比碳酸镁小，在加热时，碳酸镁水解可生成溶解度跟小的氢氧化镁，方程式为MgCO₃+H₂O=Mg（OH）₂+CO₂↑，
故答案为：MgCO₃+H₂O=Mg（OH）₂+CO₂↑；
（5）Mg（OH）₂的溶度积Ksp=5.6×10^-12，则c（Mg²⁺）c²（OH^-）=5.6×10^-12；c（OH^-）=2c（Mg²⁺）=x，得到0.5x×x²=5.6×10^-12；
计算得到x=2.24×10^-4mol/L；c（H⁺）=

10-14

2.24×10-4

=4.5×10^-11mol/L，pH=10.4＞9.6，所以溶液呈蓝色，
故答案为：蓝色；
（6）①应用坩埚加热固体，则还需要坩埚、泥三角进行操作，故答案为：B  C；
②验证CO₂与SO₂，要达到预期的实验目的，先要验证通过品红溶液验证二氧化硫，接着通过高锰酸钾溶液除去二氧化硫，然后通过品红检验二氧化硫是否除尽，最后通过澄清的石灰水检验二氧化碳，这样做能避免造成不必要的干扰，则实验的顺序为dcabfge（或dcfge），B中应盛放酸性高锰酸钾溶液，确定存在二氧化碳气体的实验现象是后A中品红不褪色，澄清石灰水变浑浊（或B中颜色变浅，澄清石灰水变浑浊）．
故答案为：dcabfge（或dcfge）； 酸性高锰酸钾溶液；后A中品红不褪色，澄清石灰水变浑浊（或B中颜色变浅，澄清石灰水变浑浊）．

点评：本题考查了镁铝及其化合物性质的应用，物质组成的实验确定和计算，侧重于学生的分析能力、实验能力和计算能力的考查，元素守恒的分析应用时解题关键，题目难度较大．