题目内容
10．蛇纹石矿可以看做是由MgO、Fe2O3、Al2O3、SiO2组成．由蛇纹石制取碱式碳酸镁的实验步骤如下：
| 氢氧化物 | Fe（OH）3 | Al（OH）3 | Mg（OH）2 |
| 开始沉淀pH | 1.5 | 3.3 | 9.4 |
（2）进行Ⅰ操作时，控制溶液pH=7～8（有关氢氧化物沉淀的pH见表）
Ca（OH）2不能过量，若Ca（OH）2过量可能会导致Al（OH）3溶解、Mg（OH）2沉淀生成．
（3）从沉淀混合物A中提取红色氧化物作颜料，先向沉淀物A中加入过量NaOH（填入物质的化学式），然后过滤、洗涤、灼烧 （依次填写实验操作名称）．
（4）Mg（HCO3）2热分解的反应方程式为：2 Mg（HCO3）2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mg2（OH）2CO3+3CO2↑+H2O．若热分解不完全，所得碱式碳酸镁中将混有MgCO3，则产品中镁的质量分数降低（填“升高”、“降低”或“不变”，已知碳酸镁的相对分子质量为84，碱式碳酸镁的相对分子质量为142）．
（5）上述实验中，可以循环使用的物质是CO2（填写物质化学式）．
（6）除去MgCl2酸性溶液中的Fe3+，可在加热、搅拌的条件下加入MgO或Mg（OH）2或MgCO3（试剂自选），过滤后再加入适量盐酸．
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）当氢氧化钙过量时，溶液碱性增强，Al（OH）3会溶解，从氢氧化物沉淀的pH表中可看出，Mg（OH）2在pH为9.4时开始沉淀，所以碱性增强Mg（OH）2会沉淀；
（3）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；
（4）碳酸氢镁热分解生成碱式碳酸镁、二氧化碳和水，根据同质量的碳酸镁和碱式碳酸镁中镁的物质的量后者大分析；
（5）此过程中CO2是可以重复使用的；
（6）依据铁离子沉淀完全的PH，加入氧化镁或氢氧化镁或碳酸镁，和酸反应调节熔融PH沉淀铁离子，除去MgCl2酸性溶液中的Fe3+．
解答 解：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）由（1）知，此时溶液中除了Mg2+外，还含有Fe3+、Al3+杂质，需除去Fe3+、Al3+但不能损失Mg2+，因Fe3++3H2O?Fe（OH）3+3H+和Al3++3H2O?Al（OH）3+3H+，利用平衡移动的原理，消耗H+使上述水解平衡向正反应方向移动，除去Fe3+、Al3+，加Ca（OH）2需将溶液的pH控制在7～8，若pH过高，会导致生成的Al（OH）3发生反应Al（OH）3+OH-=AlO2-+2H2O溶解，Mg（OH）2在pH为9.4时开始沉淀，所以碱性增强Mg（OH）2会沉淀，同时Mg2+也因转化为沉淀而损失，
故答案为：Al（OH）3；Mg（OH）2；
（3）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；洗涤、灼烧；
（4）碳酸氢镁热分解生成碱式碳酸镁、二氧化碳和水，反应的化学方程式为：2 Mg（HCO3）2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mg2（OH）2CO3+3CO2↑+H2O，若热分解不完全，所得碱式碳酸镁中将混有MgCO3，同质量的碳酸镁和碱式碳酸镁中镁的物质的量，碳酸镁中镁元素物质的量$\frac{1}{84}$，碱式碳酸镁中镁元素物质的量$\frac{1}{142}×2$=$\frac{1}{71}$，碱式碳酸镁中含镁大，若热分解不完全，所得碱式碳酸镁中将混有MgCO3，产品中镁的质量小，则产品中镁的质量分数降低，
故答案为：2 Mg（HCO3）2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mg2（OH）2CO3+3CO2↑+H2O，降低；
（5）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CO2，
故答案为：CO2；
（6）加入氧化镁或氢氧化镁或碳酸镁，和酸反应调节熔融PH沉淀铁离子，除去MgCl2酸性溶液中的Fe3+，除去MgCl2酸性溶液中的Fe3+，可在加热、搅拌的条件下加入MgO或Mg（OH）2或MgCO3 过滤后再加入适量盐酸，
故答案为：MgO或Mg（OH）2或MgCO3．
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，难度中等．
名校课堂系列答案| A． | 硫化亚铁溶于稀硝酸中：FeS+2H+=Fe2++H2S↑ | |
| B． | 少量的NaOH溶液滴入NH4HCO3溶液中：HCO3-+OH-=CO32-+H2O | |
| C． | 少量SO2通入苯酚钠溶液中：C6H5O-+SO2+H2O=C6H5OH+HSO3- | |
| D． | 大理石溶于醋酸中：CaCO3+2H+=Ca2++CO2↑+H2O |
| A． | 向盐酸中滴加氨水：H++OH-═H2O | |
| B． | Fe（OH）3溶于氢碘酸：Fe（OH）3+3H+═Fe3++3H2O | |
| C． | 铜溶于稀硝酸：3Cu+8H++2NO3-═3Cu2++2NO↑+4H2O | |
| D． | 向次氯酸钙溶液中通入过量CO2：Ca2++2ClO-+H2O+CO2═CaCO3↓+2HClO |
实验Ⅰ：用砂纸擦去镁条表面氧化膜，将其放入盛适量滴有酚酞的饱和碳酸氢钠溶液的烧杯中，迅速反应，产生大量气泡和白色不溶物，溶液的浅红色加深．
（1）该同学对反应中产生的白色不溶物作出如下猜测：
猜测1：白色不溶物可能为Mg（OH）2；
猜测2：白色不溶物可能为MgCO3；
猜测3：白色不溶物可能为碱式碳酸镁[yMg（OH）2•xMgCO3]．
（2）为了确定产物，进行以下定性实验：
| 实验序号 | 实验 | 实验现象 | 结论 |
| 实验Ⅱ | 将实验Ⅰ中收集到的气体点燃 | 安静燃烧，火焰呈淡蓝色 | 气体成分为氢气 |
| 实验Ⅲ | 将实验Ⅰ中的白色不溶物滤出、洗涤，取少量加入足量稀盐酸 | 产生气泡沉淀全部溶解 | 白色不溶物中含有MgCO3 |
| 实验Ⅳ | 取实验Ⅲ中的滤液，向其中加入适量CaCl2或BaCl2稀溶液 | 产生白色沉淀，溶液红色变浅 | 溶液中存在CO${\;}_{3}^{2-}$ |
称取干燥、纯净的白色不溶物4.52g，充分加热至不再产生气体为止，并使分解产生的气体全部进入装置A和B中．实验后装置A增重0.36g，装置B增重1.76g．
装置C的作用是防止空气中的水蒸气和CO2进入装置B中，影响实验结果；白色不溶物的化学式为Mg（OH）2（CO3）2或2MgCO3•Mg（OH）2 ．
（4）写出镁与饱和碳酸氢钠溶液反应的化学方程式：3Mg+4NaHCO3+2H2O=Mg（OH）2•2MgCO3↓+2Na2CO3+3H2↑．
| A． | MgCl2  | B． | CCl4  | C． | CO2  | D． | Na2O  |
| A． | FeS2$\stackrel{煅烧}{→}$SO3$\stackrel{H_{2}O}{→}$H2SO4 | |
| B． | NaCl（aq）$\stackrel{电解}{→}$Na$\stackrel{O_{2}}{→}$Na2O2 | |
| C． | Fe$\stackrel{稀H_{2}SO_{4}}{→}$FeSO4（aq）$\stackrel{NaOH（aq）}{→}$Fe（OH）2$\stackrel{空气中灼烧}{→}$Fe2O3 | |
| D． | Fe2O3$\stackrel{盐酸}{→}$FeCl3（aq）$\stackrel{Cu}{→}$Fe |