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【题目】工业上以菱镁矿(主要成分为MgCO3含少量FeCO3)为原料制备金属镁的实验流程如下:

已知:一些金属离转化为氢氧化物沉淀时溶液的pH如表所示

Fe3+

Al3+

Fe2+

Mg2+

开始沉淀时

1.5

3.3

6.5

9.4

完全沉淀时

3.7

5.2

9.7

请回答:

(1)上述流程中H2O2的作用是:_____________

(2)滤渣2的主要成分为:_______________;溶液2中的主要溶质为:__________________。

(3)通常认为残留在溶液中的离子浓度小于1×10-5mol·L-1时就认为沉淀完全,为保证Mg2+沉淀完全,过程②中控制溶液的pH至少为__________________(保留小数点后一位)(已知Mg(OH)2的Ksp=2×10-11,lg2=0.3)

(4)已知MgCl2·6H2O受热时发生水解:MgCl2·6H2O=Mg(OH)Cl+HCl↑+H2O,过程③应该如何操作才能得到无水MgCl2__________________

(5)写出过程④中发生反应的化学方程式:____________________________________

【答案】将Fe2+氧化为Fe3+ Fe(OH)3 (NH4)2SO4 11.2 在干燥氯化氢气流保护下加热分解 MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑

【解析】

菱镁矿(主要成分为MgCO3,含少量FeCO3)用稀硫酸酸浸,除去不溶物,得到的滤液为硫酸镁、硫酸亚铁的酸性溶液,加入过氧化氢将硫酸亚铁氧化为硫酸铁,加入氢氧化镁调节pH沉淀其中的铁离子,过滤,滤渣2为氢氧化铁,溶液1主要为硫酸镁,加入氨水沉淀得到氢氧化镁,溶液2的主要成分为硫酸铵,用盐酸将氢氧化镁溶解得到氯化镁溶液,浓缩结晶得到MgCl26H2O,在干燥氯化氢酸性气流保护下加热分解得到氯化镁,电解熔融态的氯化镁得到Mg:MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑,据此分析作答。

(1)由上述分析可知,加入双氧水的作用是:将Fe2+氧化为Fe3+;

(2)根据分析滤渣2的主要成分为Fe(OH)3;溶液2中的主要溶质为(NH4)2SO4;

(3)已知Mg(OH)2的Ksp=2×10-11,Mg2+沉淀完全时,溶液中,故,即pH=-lgc(H+)=11.2,为保证Mg2+沉淀完全,过程②中控制溶液的pH至少为11.2;

(5)加热过程中,MgCl2水解生成的HCl易挥发,导致最终得到Mg(OH)2,因此为抑制其水解,将MgCl26H2O在干燥氯化氢酸性气流保护下加热分解能得到无水MgCl2;故答案为:在干燥氯化氢气流保护下加热分解;

(6)由上述分析可知,过程④中发生反应的化学反应为:MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑。

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