30.(15分)白云石的主要成分为CaCO3·MgCO3,还含有少量Fe、Si的化合物。实验室以白云石为原料制备Mg(OH)2及CaCO3。步骤如下:
![]()
实验过程中需要的数据见下表:
|
|
氢氧化物开始沉淀时的pH |
氢氧化物沉淀完全时的pH |
|
Fe3+ |
1.9 |
3.2 |
|
Fe2+ |
7.0 |
9.0 |
|
Mg2+ |
9.5 |
11.0 |
请回答下列问题:
(1)溶液A中含有Ca2+、Mg2+、Fe2+、Fe3+,则试剂①可选择_________(填字母,下同);试剂②可选择_________;试剂③可选择_________。
(A)KMnO4(B)Cl2(C)MgO(D)CaO
(2)若要利用反应过程中生成的CO2,从溶液D中制取CaCO3,需要先通入的一种气体是_______,然后通入CO2。通入CO2气体应选择的最佳装置为_______(填字母)。
![]()
(3)根据表中提供的数据判断,Fe(OH)3、Fe(OH)2和Mg(OH)2的溶度积常数由小到大的排列顺序为________________________________。
(4)将制取的Mg(OH)2煅烧得到MgO,然后在还原炉(真空)中,1200℃条件下,用硅铁(铁不参与反应)还原生成镁蒸气。在还原过程中反应温度对生成金属镁的影响如下图:
![]()
煅烧Mg(OH)2所需要的仪器除三角架、酒精灯外,还必须选择___________。MgO与硅铁发生的反应达到平衡后,平衡常数表达式为_______________________。由图可知,还原反应的△H ____0(填“>”或“<”)。
29.(12分)过氧化氢是一种重要的化工原料,它具有氧化性、还原性、不稳定性和弱酸性。
(1)废旧印刷电路板经粉碎处理,分离得到金属粉末和非金属粉末。控制其他条件相同,将金属粉末用10% H2O2和3.0mol·L-1 H2SO4混合溶液处理,测得不同温度下铜的平均溶解速率(见下表)。
|
温度(℃) |
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
70 |
80 |
|
铜的平均溶解速率 (×10-3mol·L-1 ·min-1) |
7.34 |
8.01 |
9.25 |
7.98 |
7.24 |
6.73 |
5.76 |
由表中数据可知,当温度高于40℃时,铜的平均溶解速率随着温度的升高而下降,其主要原因是________________________________________________________________。
(2)在酸性条件下,过氧化氢可以氧化Fe2+;过氧化氢也可以被Fe3+氧化。通过改变反应途径,Fe2+和H+实际对H2O2的分解起着催化剂的作用。试用离子方程式表示Fe2+和H+对H2O2分解反应的催化过程________________________________;__________________________。
(3)下列试剂能够证明过氧化氢具有还原性的是________________(填序号)。
①酸性高锰酸钾溶液 ②KI溶液 ③亚硫酸溶液 ④Ba(OH)2溶液
(4)将H2O2溶液逐滴加入含有酚酞的NaOH溶液中,红色消失。甲同学认为是由于H2O2是弱酸性,消耗OH-,而使红色褪去;乙同学认为是由于H2O2具有强氧化性,将酚酞氧化,而使红色褪去。请设计一个实验验证甲、乙同学的解释谁正确,简述实验方案______________________________________________________________________________________________________。