Question

8．某種鎂礦石的主要成分是碳酸鎂，還含有較多的脈石（SiO₂）和少量石灰石．圖1所示是利用該鎂礦石制備七水硫酸鎂（MgSO₄•7H₂O）的工藝流程，圖2是CaSO₄和MgSO₄的溶解度曲線．

根據(jù)以上信息回答下列問題：
（1）步驟①可在圖3裝置中進行，儀器A的名稱是三頸燒瓶，硫酸要分批緩慢加入的原因是防止硫酸加入過快導(dǎo)致反應(yīng)中產(chǎn)生大量泡沫使物料從反應(yīng)器溢出，礦石要粉碎和反應(yīng)過程中不斷攪拌的主要目的是防止反應(yīng)生成的硫酸鈣包裹在鎂礦石表面導(dǎo)致反應(yīng)難以進行，碳酸鎂與硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式MgCO₃+H₂SO₄═MgSO₄+H₂O+CO₂↑．
（2）沉淀A的成分是SiO₂和少量的CaSO₄或CaSO₄•2H₂O，
（3）上述流程中多次用到了過濾操作，實驗室過濾時需要用到的玻璃儀器是玻璃棒、燒杯和漏斗．步驟④趁熱過濾的作用是防止MgSO₄•7H₂O析出．
（4）步驟⑦的操作名稱是過濾、洗滌、干燥．過濾操作時需將步驟⑥中冷卻結(jié)晶后的溶液和晶體轉(zhuǎn)移到漏斗中，最后器壁上往往還沾有少量晶體，需選用一種液體將器壁上的晶體淋洗并傾入漏斗中，下列液體最合適的是D
A．冰水　　B．濾液　　　C．稀硫酸　　　D．無水乙醇
（5）步驟⑦中洗滌晶體時，先冰水洗，后用酒精洗，用冰水洗的目的：①除去晶體表面的硫酸等雜質(zhì)，②降低洗滌過程中MgSO₄•7H₂O的損耗，用酒精洗的目的是除去晶體表面的水
（6）步驟⑦不宜采用加熱干燥的方法，可能的原因是加熱易使MgSO₄•7H₂O失去結(jié)晶水．
（7）晶體中所含結(jié)晶水可通過重量分析法測定，主要步驟有：①稱量，②置于烘箱中脫結(jié)晶水，③冷卻，④稱量，⑤重復(fù)②～④至恒重，⑥計算．步驟③需要在干燥器中進行，理由是防止吸水；步驟⑤的目的是檢驗晶體中的結(jié)晶水是否已全部失去．

Answer 1

分析 鎂礦石的主要成分是碳酸鎂，還含有較多的脈石（SiO₂）和少量石灰石，加入硫酸后二氧化硅不反應(yīng)，而碳酸鎂、碳酸鈣與硫酸反應(yīng)生成硫酸鈣、硫酸鎂，硫酸鈣為微溶物，則沉淀A中含有二氧化硅和CaSO₄或CaSO₄•2H₂O；濾液中含有硫酸鎂、硫酸和少量硫酸鈣，根據(jù)溫度對硫酸鎂、硫酸鈣的影響可通過蒸發(fā)濃縮、趁熱過濾的方法出去硫酸鈣，從而得到硫酸鎂溶液；然后對過濾Ⅱ所得濾液進行蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶得到硫酸鎂晶體，再通過⑦過濾、洗滌、干燥獲得七水硫酸鎂（MgSO₄•7H₂O），
（1）根據(jù)A的構(gòu)造寫出其名稱；該反應(yīng)中有氣體生成，容易導(dǎo)致反應(yīng)物溢出；根據(jù)硫酸鈣為微溶物，易包裹在碳酸鎂外邊阻止了反應(yīng)的進行分析；碳酸鎂與硫酸反應(yīng)生成硫酸鎂、二氧化碳?xì)怏w和水，據(jù)此寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式；
（2）根據(jù)分析判斷沉淀A的組成；
（3）根據(jù)過濾操作的方法判斷使用的玻璃儀器；溫度較高時，MgSO₄在溶液中溶解度較大；
（4）獲得的硫酸鎂中混有少量稀硫酸，需要通過洗滌、干燥除去；MgSO₄難溶于乙醇，用乙醇洗滌可以減少MgSO₄的損失；
（5）溫度低可以降低硫酸鎂的損失，且能夠除去硫酸；硫酸鎂不容易乙醇，除去水分可用乙醇；
（6）晶體受熱易分解失去結(jié)晶水；
（7）防止晶體吸收空氣中的水分；重復(fù)步驟②～④至恒重，保證結(jié)晶水完全失去．

解答 解：鎂礦石的主要成分是碳酸鎂，還含有較多的脈石（SiO₂）和少量石灰石，加入硫酸后二氧化硅不反應(yīng)，而碳酸鎂、碳酸鈣與硫酸反應(yīng)生成硫酸鈣、硫酸鎂，硫酸鈣為微溶物，則沉淀A中含有二氧化硅和硫酸鈣；濾液中含有硫酸鎂、硫酸和少量硫酸鈣，根據(jù)溫度對硫酸鎂、硫酸鈣的影響可通過蒸發(fā)濃縮、趁熱過濾的方法出去硫酸鈣，從而得到硫酸鎂溶液；然后對過濾Ⅱ所得濾液進行蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶得到硫酸鎂晶體，再通過⑦過濾、洗滌、干燥獲得七水硫酸鎂（MgSO₄•7H₂O），
（1）圖3中A的名稱為三頸燒瓶；硫酸與碳酸鎂、碳酸鈣的反應(yīng)中有二氧化碳?xì)怏w生成，若加入硫酸的量過快，則會導(dǎo)致反應(yīng)中產(chǎn)生大量泡沫使物料從反應(yīng)器溢出，所以加入分批緩慢加入硫酸的目的是防止硫酸加入過快導(dǎo)致反應(yīng)中產(chǎn)生大量泡沫使物料從反應(yīng)器溢出；
由于反應(yīng)生成的硫酸鈣包裹在鎂礦石表面會導(dǎo)致反應(yīng)難以進行，所以礦石要粉碎且反應(yīng)過程中不斷攪拌；
碳酸鎂與硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為：MgCO₃+H₂SO₄═MgSO₄+H₂O+CO₂↑，
故答案為：三頸燒瓶；防止硫酸加入過快導(dǎo)致反應(yīng)中產(chǎn)生大量泡沫使物料從反應(yīng)器溢出；防止反應(yīng)生成的硫酸鈣包裹在鎂礦石表面導(dǎo)致反應(yīng)難以進行；MgCO₃+H₂SO₄═MgSO₄+H₂O+CO₂↑；
（2）硫酸鈣微溶，所以沉淀A為CaSO₄或CaSO₄•2H₂O，
故答案為：CaSO₄或CaSO₄•2H₂O；
（3）根據(jù)過濾操作的方法可知，實驗室過濾時需要用到的玻璃儀器是：玻璃棒、燒杯和漏斗；
溫度較高時，MgSO₄在溶液中溶解度較大，所以趁熱過濾可以防止MgSO₄從溶液中以晶體的形式析出，
故答案為：漏斗；防止MgSO₄•7H₂O晶體析出；
（4）獲得較純的硫酸鎂晶體，需要通過過濾、洗滌、干燥的操作方法完成；
MgSO₄難溶于乙醇，用乙醇沖洗可以減少MgSO₄的損失，而選用冰水、濾液、稀硫酸均能使硫酸鎂因為溶解而損失，
故答案為：洗滌、干燥；D；
（5）步驟⑦中洗滌晶體時，先冰水洗，后用酒精洗，用冰水洗的目的：①除去晶體表面的硫酸等雜質(zhì)，②溫度低溶解度小，從而降低洗滌過程中MgSO₄•7H₂O的損耗；獲得的硫酸鎂晶體表明中含有多余的水分，硫酸鎂不溶于乙醇，故可用酒精洗洗滌，
故答案為：降低洗滌過程中MgSO₄•7H₂O的損耗；除去晶體表面的水；
（6）MgSO₄•7H₂O受熱易分解失去結(jié)晶水轉(zhuǎn)化為MgSO₄，使得到的硫酸鎂晶體的質(zhì)量減小，所以不能采用直接加熱法干燥；
故答案為：加熱易使MgSO₄•7H₂O失去結(jié)晶水；
（7）晶體易吸水，為防止吸水步驟③需要在干燥器中進行；
步驟⑤重復(fù)步驟②～④至恒重，其目的是保證結(jié)晶水完全失去，減小測定誤差，
故答案為：防止吸水；檢驗晶體中的結(jié)晶水是否已全部失去．

點評 本題考查了物質(zhì)的制備、分離提純實驗方案的設(shè)計，題目難度較大，注意把握習(xí)題中的信息、物質(zhì)的性質(zhì)及混合物分離方法為解答的關(guān)鍵，試題側(cè)重分析與實驗?zāi)芰�、以及計算能力的考查�?/p>