2.納米氧化鎂具有特殊的熱、光、電、力學和化學等性能,有廣泛的應用前景.如圖是利用海水制鹽的副產(chǎn)品制備納米氧化鎂的流程圖.

(1)操作I包括蒸發(fā)結(jié)晶、過濾.
(2)操作I后得到的母液中鎂離子濃度為1.8×10-3 mol•L-1,要使鎂離子產(chǎn)生沉淀,溶液的pH最低應為10.(已知:Ksp[Mg(OH)2]=1.8×10-11
(3)反應I中CO(NH22與H20反應生成C02和NH3•H20,還發(fā)生另一主要化學反應的離子方程式為Mg2++2NH3•H20=Mg(OH)2↓+2NH4+
(4)某科研小組研究反應I在378K~398K時的反應時問、反應物的物質(zhì)的量配比等因素對制備納米氧化鎂產(chǎn)率的影響.請完成以下實驗設計表:
實驗編號T/K反應時間/h反應物的物質(zhì)的量配比n[CO(NH22]:n[MgCl2.6H2O]實驗目的
37833:1(I)實驗①和③探究反應物的物質(zhì)的量配比對產(chǎn)率的影響
(II)實驗②和④探究溫度對產(chǎn)率的影響
(III)實驗②和③探究反應時間對產(chǎn)率的影響
37844:1
3783
39844:1
(5)如圖為反應的溫度對納米MgO產(chǎn)率的影響.請歸納出溫度對納米MgO產(chǎn)率的影響規(guī)律其他條件相同時,在378K~398K,納米MgO的產(chǎn)率隨溫度升高而升高,之后納米MgO的產(chǎn)率隨溫度升高而降低.(或其他條件相同時,納米MgO的產(chǎn)率隨溫度的升高先升高后降低).

分析 利用海水制鹽的副產(chǎn)品制備納米氧化鎂的流程:海水曬鹽,過濾得到粗鹽、母液,母液中含有氯化鎂,加入尿素,反應I中CO(NH22與H20反應生成C02和NH3•H20,Mg2++2NH3•H20=Mg(OH)2↓+2NH4+,過濾得到Mg(OH)2沉淀,煅燒Mg(OH)2$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$MgO+H20,得到氧化鎂.
(1)分離固體和液體常用過濾的方法;
(2)結(jié)合Ksp[Mg(OH)2]=c(Mg2+)•c2(OH-)=1.8×10-11計算c(OH-),再利用Kw=c(H+)•c2(OH-)計算c(H+),最后根據(jù)pH=-lgc(H+)計算;
(3)由工藝流程轉(zhuǎn)化關系可知,反應I中的目的是制備Mg(OH)2,所以反應I中還發(fā)生Mg2+與氨水反應生成Mg (OH)2與NH4+
(4)實驗根據(jù)控制變量法進行對比試驗,研究溫度、反應時間、反應物配比對氧化鎂產(chǎn)率,分析對比實驗的變量不同進行解答;
(5)由圖表中數(shù)據(jù)可知,在378K~398K,納米MgO的產(chǎn)率隨溫度升高而升高,在393K之后納米MgO的產(chǎn)率隨溫度升高而降低.

解答 解:(1)粗鹽含有雜質(zhì),海水曬鹽,過濾得到粗鹽、母液,
故答案為:過濾;
(2)由于Ksp[Mg(OH)2]=c(Mg2+)•c2(OH-)=1.8×10-11,當溶液中c(Mg2+)=10-3mol•L-1,開始沉淀需要OH-濃度為c(OH-)=$\sqrt{\frac{1.8×1{0}^{-11}}{1.8×1{0}^{-3}}}$=10-4 mol•L-1,所以c(H+)=$\frac{1{0}^{-14}}{1{0}^{-4}}$=10-10mol•L-1,pH=-lgc(H+)=-log10-10=10.
故答案為;10;
(3)由工藝流程轉(zhuǎn)化關系可知,加入尿素,反應I中CO(NH22與H20反應生成C02和NH3•H20,反應I中的目的是制備Mg(OH)2,所以反應I中還發(fā)生Mg2+與氨水反應生成Mg (OH)2與NH4+,反應離子方程式為Mg2++2NH3•H2O=Mg (OH)2↓+2NH4+,
故答案為:Mg2++2NH3•H2O=Mg (OH)2↓+2NH4+;
(4)實驗根據(jù)控制變量法進行對比試驗,研究溫度、反應時間、反應物配比對氧化鎂產(chǎn)率影響.
(Ⅰ)實驗①和③,溫度相同,反應時間相同,應研究反應物配比對氧化鎂產(chǎn)率的影響,③中反應物配比應為4:1;
(Ⅱ)實驗②和④,反應時間相同,反應物配比相同,溫度不同,應是探究溫度對產(chǎn)率的影響;
(Ⅲ)③中反應物配比應為4:1,實驗②和③,溫度相同、反應物配比相同,反應時間不同,探究反應時間對產(chǎn)率的影響;
故答案為:

實驗
編號
T/K反應
時間/h
反應物的物質(zhì)的量配比
n[CO(NH22]:n[MgCl2•6H2O]
實驗目的
(Ⅰ)反應物的物質(zhì)的量配比對產(chǎn)率的影響;
(Ⅱ)溫度對產(chǎn)率的影響;
(Ⅲ)③
4:1
(5)由圖表中數(shù)據(jù)可知,其他條件相同時,在378K~398K,納米MgO的產(chǎn)率隨溫度升高而升高,之后納米MgO的產(chǎn)率隨溫度升高而降低(或其他條件相同時,納米MgO的產(chǎn)率隨溫度的升高先升高后降低),
故答案為:其他條件相同時,在378K~398K,納米MgO的產(chǎn)率隨溫度升高而升高,之后納米MgO的產(chǎn)率隨溫度升高而降低(或其他條件相同時,納米MgO的產(chǎn)率隨溫度的升高先升高后降低).

點評 本題考查溶度積計算、鹽類水解、對工藝流程的理解與條件的控制、對實驗數(shù)據(jù)圖象的分析、移動題目獲取信息能力等,題目難度中等,需要學生具備扎實的基礎與綜合運用知識分析問題、解決問題能力.

練習冊系列答案
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(2)利用圖1實驗裝置進行實驗,實驗步驟如下:檢查裝置氣密性后裝入藥品;打開分液漏斗活塞,②①④③(請按正確的順序填入下列步驟的序號).
①加熱反應一段時間         ②收集氣體并檢驗其純度
③關閉分液漏斗活塞         ④停止加熱,充分冷卻
(3)為了確認進入裝置C的氫氣已經(jīng)干燥,應在B、C之間再接一裝置,該裝置中加入的試劑是:無水硫酸銅.
(4)甲同學設計一個實驗,測定上述實驗中得到的氫化鈣的純度.請完善下列實驗步驟.
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(5)乙同學利用圖2裝置測定上述實驗中得到的氫化鈣的純度.他稱取46mg 所制得的氫化鈣樣品,記錄開始時注射器活栓停留在10.00mL刻度處,經(jīng)過一定的操作,讓反應完全進行后充分冷卻,活栓最終停留在57.04mL刻度處.(上述氣體體積均在標準狀況下測定)試通過計算求樣品中氫化鈣的純度:91.3%.

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