Question

1．蛇纹石可以看作由MgO、Fe₂O₃、Al₂O₃、SiO₂组成．实验室以蛇纹石为原料制取水合碱式碳酸镁，已知：

氢氧化物	Fe（OH）3	Al（OH）3	Mg（OH）2
开始沉淀pH	1.5	3.3	9.4

实验步骤如图甲，请回答下列问题：
（1）实验室完成操作①所用到的玻璃仪器有玻璃棒、漏斗、烧杯．
（2）检验溶液Ⅱ中是否含有Fe³⁺的操作与结论是取少量溶液Ⅱ于试管中，加入KSCN溶液，若无明显现象，说明溶液Ⅱ不含Fe³⁺；若溶液变红色，说明溶液Ⅱ含有Fe³⁺
（3）从沉淀混合物B中制取D，应加入一种试剂进行分离，其反应的离子方程式为OH^-+Al（OH）₃═AlO₂^-+2H₂O，再进行过滤、洗涤、加热（依次填写实验操作名称）．
（4）操作②中应控制溶液pH的合理范围是C（填序号）．
A．小于1.5  B．1.5～3.3  C．7～8   D．大于9.4
（5）为探究所得的水合碱式碳酸镁[xMgCO₃•yMg（OH）₂•zH₂O]的组成，取样7.28g于装置A的玻璃管中，请按由左-→右顺序将如图乙装置连接好（填序号，装置可重复使用）C-→B-→A-→B-→D-→B（或D），装置C应盛的试剂是氢氧化钠溶液．充分反应后，如果实验测得硬质玻璃管中剩余固体3.2g，共放出2.64g CO₂气体，则x：y：z=3：1：3．

Answer 1

分析 （1）蛇纹石可以看作由MgO、Fe₂O₃、Al₂O₃、SiO₂组成，其中MgO、Fe₂O₃、Al₂O₃溶于盐酸生成盐和水，二氧化硅不和盐酸反应，沉淀A为SiO₂，分离固体和溶液的方法是过滤；
（2）Fe³⁺离子的检验方法是：取少量溶液Ⅱ，加入硫氰酸钾后，观察溶液是否变血红色；
（3）依据转化关系分析，过程为了制备水合碱式碳酸镁，所以操作②氢氧化钙需要适量，控制溶液pH小于9.4，不能沉淀镁离子，且使铝离子和铁离子全部生成沉淀，判断沉淀B为氢氧化铝、氢氧化铁，得到红色氧化物，需要加入过量氢氧化钠溶液溶解氢氧化铝为偏铝酸钠溶液，过滤得到氢氧化铁沉淀，洗涤后再加热得到氧化铁；
（4）操作②是控制溶液PH，使铁离子和铝离子沉淀，镁离子不沉淀，控制溶液pH小于9.4，但不能使氢氧化铝溶解；
（5）利用水合碱式碳酸镁[xMgCO₃•yMg（OH）₂•zH₂O]的组成，分析判断实验装置的应用，测定分解产物中的水，二氧化碳，固体质量分别计算得到，加热分解得到固体为氧化镁；要求加热分解环境不含水、二氧化碳；测定装置不能和空气相连；依据质量守恒、元素守恒，结合测定质量计算得到x、y、z．

解答 解：（1）蛇纹石由MgO、Fe₂O₃、Al₂O₃、SiO₂组成，其中MgO、Fe₂O₃、Al₂O₃溶于盐酸生成盐和水，二氧化硅不和盐酸反应，沉淀A为 SiO₂，分离固体和溶液用过滤的方法，过滤所用玻璃仪器为：玻璃棒、漏斗、烧杯，
故答案为：玻璃棒、漏斗、烧杯；
（2）取少量溶液Ⅱ于试管中，加入KSCN溶液，若无明显现象，说明溶液Ⅱ不含Fe³⁺；若溶液变红色，说明溶液Ⅱ含有Fe³⁺，
故答案为：取少量溶液Ⅱ于试管中，加入KSCN溶液，若无明显现象，说明溶液Ⅱ不含Fe³⁺；若溶液变红色，说明溶液Ⅱ含有Fe³⁺；
（3）从沉淀混合物B中制取D，实验流程为了制备碳酸镁，所以操作2氢氧化钙需要适量，控制溶液pH小于9.4，不能沉淀镁离子，且使铝离子和铁离子全部生成沉淀，判断沉淀B为氢氧化铝、氢氧化铁，加热得到红色氧化物，判断氢氧化铁得到红色物质推断为氧化铁，所以需要加入过量氢氧化钠溶液溶解氢氧化铝为偏铝酸钠溶液，反应的离子方程式为：OH^-+Al（OH）₃═AlO₂^-+2H₂O，过滤得到氢氧化铁沉淀，洗涤后再加热得到氧化铁，
故答案为：OH^-+Al（OH）₃═AlO₂^-+2H₂O；过滤、洗涤、加热；
（4）依据转化关系分析实验目的，过程为了制备碳酸镁，所以操作②氢氧化钙需要适量，控制溶液pH小于9.4，不能沉淀镁离子，且使铝离子和铁离子全部生成沉淀，氢氧化铝是两性氢氧化物，所以碱不能过量，所以pH应控制在7-8最合适，
故答案为：C；
（5）利用水合碱式碳酸镁[xMgCO₃•yMg（OH）₂•zH₂O]的组成，分析判断实验装置的应用，测定分解产物中的水，二氧化碳，固体质量分别计算得到，加热分解得到固体为氧化镁；要求加热分解环境不含水、二氧化碳；测定装置不能和空气相连；所以装置连接顺序应为：空气通入氢氧化钠溶液除去二氧化碳→通过浓硫酸干燥除去水蒸气→通入加热分解的玻璃管→通过浓硫酸吸收生成水蒸气→通过碱石灰干燥管吸收生成的二氧化碳→通过浓硫酸或碱石灰防止空气中的水蒸气和二氧化碳进入测定装置，影响实验测定；实验连接顺序为：C-→B-→A-→B-→D-→B（或D）；装置C应盛的试剂是氢氧化钠溶液；加热分解得到固体为MgO，二氧化碳是碳酸镁受热分解生成的，实验测得硬质玻璃管中剩余固体3.2g，所以氧化镁的物质的量=$\frac{3.2g}{40g/mol}$=0.08mol/L；共放出2.64g CO₂气体，二氧化碳物质的量=$\frac{2.64g}{44g/mol}$=0.06mol；推断碳酸镁物质的量为0.06mol，质量=0.06mol×84g/mol=5.04g；氢氧化镁物质的量为0.08mol/L-0.06mol=0.02mol，质量=0.02mol×58g/mol=1.16g；结晶水的质量为7.28g-5.04g-1.16g=1.08g；物质的量=$\frac{1.08g}{18g/mol}$=0.06mol；则x：y：z=0.06：0.02：0.06=3：1：3，
故答案为：C-→B-→A-→B-→D-→B（或D）；氢氧化钠溶液；3：1：3．

点评 本题考查对工艺流程的理解、物质分离提纯、实验条件的控制、离子检验与实验方案设计等，题目较为综合，需要学生具备扎实的基础，是对学生总能力的考查，题目难度中等．