Question

蛇紋石礦可以看作由MgO、Fe₂O₃、Al₂O₃、SiO₂組成。由蛇紋石制取堿式碳酸鎂的實驗步驟如下：

(1)蛇紋石礦加鹽酸溶解后，溶液里除了Mg^2＋外，還含有的金屬離子是__________________。

(2)進(jìn)行Ⅰ操作時，控制溶液pH＝7～8(有關(guān)氫氧化物沉淀的pH見下表)。

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

Ca(OH)₂不能過量，若Ca(OH)₂過量可能會導(dǎo)致________溶解、________沉淀。

(3)從沉淀混合物A中提取紅色氧化物作顏料，先向沉淀物A中加入_____________________ ___________________________________________________(填入物質(zhì)的化學(xué)式)，

然后______________________________________________________________________(依次填寫實驗操作名稱)。

(4)物質(zhì)循環(huán)使用，能節(jié)約資源。上述實驗中，可以循環(huán)使用的物質(zhì)是________(填寫物質(zhì)化學(xué)式)。

(5)現(xiàn)設(shè)計一個實驗，確定產(chǎn)品aMgCO₃·bMg(OH)₂·cH₂O中a、b、c的值，請完善下列實驗步驟(可用試劑：濃硫酸、堿石灰)：

①樣品稱量

②高溫分解

③________________________________________________________________________

④________________________________________________________________________

⑤MgO稱量

(6)18.2 g產(chǎn)品完全分解后，產(chǎn)生6.6 g CO₂和8.0 g MgO，由此可知，產(chǎn)品的化學(xué)式中：

a＝________，b＝________，c＝________。

 

Answer 1

【答案】

(1)Fe^3＋、Al^3＋  (2)Al(OH)₃　Mg(OH)₂

(3)NaOH[或Ca(OH)₂]　過濾、洗滌、灼燒       (4)CO₂(或CaCO₃)

(5)用濃硫酸吸收水蒸氣　稱量堿石灰吸收CO₂前后的質(zhì)量    (6)3　1　3

【解析】

試題分析：（1）蛇紋石礦加鹽酸溶解，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為MgO+2HCl＝MgCl₂+H2O，F(xiàn)e₂O₃+6HCl=2FeCl₃+3H₂O，Al₂O₃+6HCl=2AlCl₃+3H₂O。SiO₂不與鹽酸反應(yīng)，以固體形式先除去，因此，溶液中除了Mg²⁺外，還有的金屬離子是Al³⁺和Fe³⁺。

（2）這時溶液中的Fe³⁺、Al³⁺是雜質(zhì)，但除去Fe³⁺、Al³⁺的過程中一定不能將Mg²⁺損失，為了達(dá)到這個目的，根據(jù)題中提示應(yīng)用的原理是Fe³⁺+3H₂OFe（OH）₃+3H⁺和Al³⁺+3H₂OAl（OH）3+3H⁺，只要加入一種能消耗H⁺的物質(zhì)即可使上述水解平衡向正反應(yīng)方向移動，除去Fe³⁺、Al³⁺，該方案使用加Ca（OH）₂的方法，但此步加入Ca（OH）₂不能太多，需將溶液的pH控制在7～8。若pH小于7，Al³⁺不能完全沉淀；若pH過高導(dǎo)致生成的Al（OH）₃又發(fā)生反應(yīng)Al（OH）₃+OH^－＝AlO₂^－+2H₂O而溶解，同時Mg²⁺也轉(zhuǎn)化為沉淀而損失。

（3）制純凈Fe₂O₃，應(yīng)先將其中含有的少量Al（OH）₃除去，除去Al（OH）₃的方法是利用它能溶于強堿的性質(zhì)。

（4）此過程中CO₂是可以重復(fù)使用的。

（5）實驗?zāi)康氖谴_定堿式碳酸鎂組成的方案，其反應(yīng)原理是aMgCO₃?bMg（OH）₂?cH₂O（a+b）MgO+aCO₂↑+（b+c）H₂O↑，需要測定的數(shù)據(jù)是①樣品質(zhì)量；②MgO質(zhì)量；③生成CO₂的質(zhì)量（或體積）；④生成水的質(zhì)量。

（6）m（樣品）＝18.2g，m（CO₂）＝6.6g，m（MgO）=8.0g，根據(jù)質(zhì)量守恒得

m（H₂O）＝18.2g－6.6g－8.0g＝3.6g

則m（MgO）＝＝0.2mol

n（CO₂）＝＝0.15mol

n（H₂O）＝＝0.2mol

即a∶b∶c＝0.15∶0.05∶0.15＝3∶1∶3

所以a＝3、b＝1、c＝3

考點：考查物質(zhì)的分離和提純、化學(xué)工藝流程、實驗方案設(shè)計和化學(xué)計算

點評：該題是高考中的常見題型，試題綜合性強，難度較大，學(xué)生不易得分。這類試題涉及的情景新穎，還時常出現(xiàn)一些化工術(shù)語。這類題目是通過對某種重要化工產(chǎn)品的工業(yè)生產(chǎn)流程圖的分析，以物質(zhì)的制備、分離、提純?yōu)樵囶}環(huán)境，以元素化合物知識、實驗基本操作、化學(xué)反應(yīng)原理、化學(xué)化學(xué)平衡原理、水解原理、綠色化學(xué)觀點、安全生產(chǎn)的知識為考查目標(biāo)，以信息的獲取、加工、整合和新情境下實際問題的分析、綜合、解決及經(jīng)濟(jì)的視角分析實際生產(chǎn)中的各種問題為考查能力目標(biāo)。