Question

14．碳酸鎂晶體（MgC0₃•nH₂O，n=1～5的整數(shù)）廣泛應(yīng)用于冶金、耐火材料及化工產(chǎn)品等領(lǐng)域，工業(yè)上以石棉尾
礦（主要含有Mg₃ （ Si₂O₅） （ OH ）₄和少量的Fe₂O₃、AI₂O₃）為原料制備碳酸鎂晶體（MgCO₃•nH₂O）的工藝流程如圖1：

已知“焙燒”過(guò)程中的主反應(yīng)為：
Mg₃（SiO₅）（OH）₄+5（NH₄）₂SO₄$\stackrel{焙燒}{?}$3MgSO₄+10NH₃↑+2SiO₂+7H₂O↑+2SO₃↑．
（1）Mg₃（Si₂O₅）（OH）₄（OH）_a用氧化物的形式表示為：3MgO•2SiO₂•2H₂O．
（2）用電子式表示氨氣的形成過(guò)程：3H•+→．
（3）“浸渣”的主要成分為：SiO₂．
（4）“除鐵、鋁”時(shí)，需將pH調(diào)至8.0左右，適宜作調(diào)節(jié)劑的是：bc． （填字母代號(hào)）．
a．NaOH   b．Mg（OH） ₂    c．NH₃•H₂O
（5）“沉錢”過(guò)程中反應(yīng)的離子方程式為：Mg²⁺+2HCO₃^-+（n-1）H₂O=MgCO₃•nH₂O↓+CO₂↑．
（6）為精確測(cè)定n的值，稱取13.8gMgCO₂•nH₂O進(jìn)行熱重分析，并繪制出如圖2所示的熱重曲線示意圖．
[查閱資料]：碳酸鎂晶體高溫可完全分解生成3種氧化物．
①t₂°C時(shí)，剩余圓固體為：MgCO₃•H₂O． （填化學(xué)式）
②最終剩余的4.0g物質(zhì)是：H₂O． （填化學(xué)式〕
③MgCO₃•nH₂O完全分解的化學(xué)方程式為：MgCO₃•3H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MgO+CO₂↑+3H₂O↑．

Answer 1

分析 以石棉尾礦（主要含有Mg₃ （ Si₂O₅） （ OH ）₄和少量的Fe₂O₃、Al₂O₃）為原料制備碳酸鎂晶體（MgCO₃•nH₂O）的工藝流程：加入硫酸銨焙燒得到MgSO₄、SiO₂、Fe₂O₃、Al₂O₃，水浸，形成Mg²⁺、Fe³⁺、Al³⁺的溶液，SiO₂不溶于水形成浸渣，加入Mg（OH） ₂ 或NH₃•H₂O將pH調(diào)至8.0左右，將Fe³⁺、Al³⁺以氫氧化物的形式過(guò)濾除去，向含有鎂離子的濾液中加入碳酸氫銨發(fā)生反應(yīng)：Mg²⁺+2HCO₃^-+（n-1）H₂O=MgCO₃•nH₂O↓+CO₂↑，洗滌晶體可得，據(jù)此分析解答．

解答 解：（1）化學(xué)式改寫(xiě)成相應(yīng)的氧化物的形式，按照活潑金屬氧化物、較活潑金屬氧化物、SiO₂、H₂O的順序來(lái)書(shū)寫(xiě)，Mg₃（Si₂O₅）（OH）₄用氧化物的形式表示為：3MgO•2SiO₂•2H₂O；
故答案為：3MgO•2SiO₂•2H₂O；
（2）氨氣為共價(jià)化合物，其形成過(guò)程為3H•+→；
故答案為：3H•+→；
（3）石棉尾礦加入硫酸銨焙燒得到MgSO₄、SiO₂、Fe₂O₃、Al₂O₃，水浸，SiO₂不溶于水形成浸渣；
故答案為：SiO₂；
（4）“除鐵、鋁”時(shí)，需將pH調(diào)至8.0左右，選擇不引入新雜質(zhì)的試劑，故可選用Mg（OH） ₂ 或NH₃•H₂O；
故答案為：bc；
（5）“沉鎂”過(guò)程中反應(yīng)的離子方程式為：Mg²⁺+2HCO₃^-+（n-1）H₂O=MgCO₃•nH₂O↓+CO₂↑；
故答案為：Mg²⁺+2HCO₃^-+（n-1）H₂O=MgCO₃•nH₂O↓+CO₂↑；
（6）根據(jù)精確測(cè)定n的值，稱取13.8gMgCO₃•nH₂O進(jìn)行熱重分析，圖2所示的熱重曲線示意圖，MgCO₂•nH₂O受熱分解生成MgO、CO₂、H₂O，最終剩余的固體為MgO4.0g，n（Mg）=4.0g÷40g/mol=0.1mol，則n（MgCO₃）=n（Mg）=0.1mol，m（MgCO₃）=8.4g，m（H₂O）=13.8g-8.4g=5.4g，n（H₂O）=5.4g÷18g/mol=0.3mol，1：n=n（MgCO₃）：n（H₂O）=0.1：0.3，故n=3，則該晶體化學(xué)式為MgCO₃•3H₂O，
①t₂°C時(shí)，剩余圓固體化學(xué)式為MgCO₃•xH₂O，此時(shí)分解的化學(xué)方程式為：
MgCO₃•3H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MgCO₃•xH₂O+（3-x）H₂O
138                        84+18x
13.8g                         10.2g
$\frac{138}{13.8}=\frac{84+18x}{10.2}$，解得x=1，
故此時(shí)物質(zhì)的化學(xué)式為：MgCO₃•H₂O；
故答案為：MgCO₃•H₂O；
②MgCO₂•nH₂O受熱分解生成MgO、CO₂、H₂O，最終剩余的固體為MgO；
故答案為：MgO；
③MgCO₂•nH₂O完全分解的化學(xué)方程式為：MgCO₃•3H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MgO+CO₂↑+3H₂O↑；
故答案為：MgCO₃•3H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MgO+CO₂↑+3H₂O↑．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)的制備和物質(zhì)成分的探究，注意從質(zhì)量守恒的角度分析，加強(qiáng)隨數(shù)據(jù)的處理和分析能力，充分考查學(xué)生的分析能力及化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ�題目難度中等．