Question

1．蛇紋石礦可以看做MgO、Fe₂O₃、Al₂O₃、SiO₂組成．由蛇紋石制取堿式碳酸鎂的實(shí)驗(yàn)步驟如圖所示：

查閱資料：1．幾種物質(zhì)沉淀和溶解時的pH如下表

氫氧化物	溶液pH
	開始沉淀	沉淀完全	沉淀開始溶解	沉淀完全溶解
Fe（OH）3	2.3	3.4	沉淀不溶	沉淀不溶
Al（OH）3	3.3	5.2	7.8	12.8
Mg（OH）2	8.6	11.1	沉淀不溶	沉淀不溶

2．難溶性堿加熱會生成兩種氧化物，各元素化合價都不變．
探究一：制取堿式碳酸鎂
（1）在操作Ⅰ中發(fā)生的中和反應(yīng)是Ca（OH）₂+2HCl=CaCl₂+2H₂O（用化學(xué)方程式表示）．
（2）進(jìn)行操作Ⅰ時，需控制溶液pH=6～7，Ca（OH）₂不能過量．若Ca（OH）₂過量，可能導(dǎo)致Al（OH）₃溶解、Mg（OH）₂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NaOH（填入
物質(zhì)的化學(xué)式），然后過濾、洗滌、灼燒（依次填寫實(shí)驗(yàn)操作名稱）．
探究二：確定產(chǎn)品堿式碳酸鎂（m MgCO₃•n Mg（OH）₂•x H₂O）的組成，組裝如圖1儀器：
實(shí)驗(yàn)測得：硬質(zhì)玻璃管中剩余的固體質(zhì)量為2.0g，C處濃H₂SO₄增重0.9g，D處堿石灰增重1.76g．
（1）儀器連接后，需要進(jìn)行的操作是檢驗(yàn)裝置氣密性；
（2）A框中裝置的作用是除去鼓入空氣中的二氧化碳和水蒸氣；
（3）通過計(jì)算寫出堿式碳酸鎂的化學(xué)式．（請寫出計(jì)算過程）4MgCO₃•Mg（OH）₂•4H₂O
【交流與反思】
（1）若將E框中的裝置去掉，對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響是m值偏大，x值偏大（填“偏大”、“偏小”或“不變”）
（2）已知碳酸鎂和氫氧化鎂在不同的溫度下受熱易分解為氧化物．為精確測定此堿式碳酸鎂受熱分解過程中時間與剩余固體質(zhì)量的關(guān)系，結(jié)合以上數(shù)據(jù)，作出圖2坐標(biāo)系，試回答．
①t₄～t₅時間段固體的化學(xué)式為Mg（OH）₂和MgO；
②t₅～t₆時間段發(fā)生反應(yīng)的方程式為Mg（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MgO+H₂O．

Answer 1

分析 探究一：（1）根據(jù)鹽酸和氫氧化鈣會發(fā)生中和反應(yīng)生成氯化鈣和水進(jìn)行分析；
（2）根據(jù)氫氧化鈣過量時，溶液堿性增強(qiáng)，Al（OH）₃會溶解，從氫氧化物沉淀的pH表中可看出，Mg（OH）₂在pH為9.4時開始沉淀，所以堿性增強(qiáng)Mg（OH）₂會沉淀進(jìn)行分析；
（3）根據(jù)紅色氧化物為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(qiáng)堿的性質(zhì)進(jìn)行分析；
探究二：（1）根據(jù)組裝好儀器后，鹽檢驗(yàn)裝置氣密性進(jìn)行分析；
（2）根據(jù)濃硫酸和氫氧化鈉固體的化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行分析；
根據(jù)裝置中的空氣中含有二氧化碳和水蒸氣進(jìn)行分析；
（3）根據(jù)硬質(zhì)玻璃管中剩余的固體質(zhì)量為2.0g，C處濃H₂SO₄增重0.9g，D處堿石灰增重1.76g進(jìn)行分析；
【交流與反思】
（1）根據(jù)堿石灰可以吸收空氣中的二氧化碳和水蒸氣進(jìn)行分析；
（2）根據(jù)剩余固體在坐標(biāo)系中的變化數(shù)據(jù)進(jìn)行分析．

解答 解：探究一：（1）鹽酸和氫氧化鈣會發(fā)生中和反應(yīng)生成氯化鈣和水，化學(xué)方程式為：Ca（OH）₂+2HCl=CaCl₂+2H₂O；
（2）由（1）知，此時溶液中除了Mg²⁺外，還含有Fe³⁺、Al³⁺雜質(zhì)，需除去Fe³⁺、Al³⁺但不能損失Mg²⁺，因Fe³⁺+3H₂O=?Fe（OH）₃+3H⁺和Al³⁺+3H₂O=?Al（OH）₃+3H⁺，利用平衡移動的原理，消耗H⁺使上述水解平衡向正反應(yīng)方向移動，除去Fe³⁺、Al³⁺，加Ca（OH）₂需將溶液的pH控制在7～8，若pH過高，會導(dǎo)致生成的Al（OH）₃發(fā)生反應(yīng)Al（OH）₃+OH^-=AlO₂^-+2H₂O溶解，Mg（OH）₂在pH為9.4時開始沉淀，所以堿性增強(qiáng)Mg（OH）₂會沉淀，同時Mg²⁺也因轉(zhuǎn)化為沉淀而損失，所以可能導(dǎo)致Al（OH）₃溶解，Mg（OH）₂沉淀；
（3）從實(shí)驗(yàn)步驟圖知：沉淀混合物為Fe（OH）₃和Al（OH）₃，紅色氧化物是沉淀物Fe（OH）₃分解后得到的Fe₂O₃，所以得先加堿把Al（OH）₃除掉，反應(yīng)為：Al（OH）₃+NaOH=NaAlO₂+2H₂O，然后過濾、洗滌、灼燒即可；
探究二：（1）儀器連接后，需要進(jìn)行的操作是：檢驗(yàn)裝置氣密性；
（2）濃硫酸有吸水性，氫氧化鈉溶液可以吸收空氣中的二氧化碳，避免對后面檢驗(yàn)二氧化碳、水造成干擾，所以A框中裝置的作用是：除去空氣中的二氧化碳和水；
（3）硬質(zhì)玻璃管中剩余的固體質(zhì)量為2.0g，C處濃H₂SO₄增重0.9g，所以m（H₂O）=0.9g，D處堿石灰增重1.76g，所以m（CO₂）=1.76g，
mMgCO₃nMg（OH）₂xH₂O $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$（m+n）MgO+mCO₂↑+（n+x）H₂O↑，
                            80（m+n）  44m      18（n+x）
                              2g     1.76g        0.9g
      
                      解之得：m=4，n=1，x=4，
所以堿式碳酸鎂的化學(xué)式為：4MgCO₃•Mg（OH）₂•4H₂O；
【交流與反思】
（1）將E框中的裝置去掉，空氣中的二氧化碳和水蒸氣會增加堿石灰和濃硫酸的質(zhì)量，所以對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響是m值偏大，x值偏大；
（6）通堿式碳酸鎂在分解時先失去結(jié)晶水，然后碳酸鎂開始分解，最后氫氧化鎂開始分解，所以t₄～t₅時間段固體為：Mg（OH）₂和MgO；
t₅～t₆時間段發(fā)生的反應(yīng)是氫氧化鎂在加熱的條件下生成氧化鎂和水，化學(xué)方程式為：Mg（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MgO+H₂O．
故答案為：探究一：（1）Ca（OH）₂+2HCl=CaCl₂+2H₂O；
（2）Al（OH）₃，Mg（OH）₂；
（3）NaOH，過濾、洗滌；
探究二：（1）檢驗(yàn)裝置氣密性；
（2）除去空氣中的二氧化碳和水；
（3）4MgCO₃•Mg（OH）₂；
【交流與反思】（1）偏大，偏大；
（2）①M(fèi)g（OH）₂和MgO；
②Mg（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MgO+H₂O．

點(diǎn)評 題主要考查了元素化合物中金屬鋁、鐵的性質(zhì)，解題時不僅需熟知物質(zhì)間的反應(yīng)原理，還需靈活運(yùn)用于實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，難度較大．