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

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

（1）蛇紋石礦加鹽酸溶解后，溶液里除了Mg²⁺外，還含有的金屬離子是

Fe³⁺、Al³⁺

．
（2）進行Ⅰ操作時，控制溶液pH=7-8（有關(guān)氫氧化物沉淀的pH見表）Ca（OH）₂不能過量，若Ca（OH）₂過量可能會導(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

CaCO₃或CO₂

（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（已知均為正整數(shù)），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

測出水蒸汽的質(zhì)量（或測出濃硫酸的增重）

  ④

測出CO₂的質(zhì)量（或測出堿石灰的增重）

   ⑤稱出MgO的質(zhì)量．

Answer 1

分析：（1）蛇紋石礦可以看做MgO、Fe₂O₃、Al₂O₃、SiO₂組成，蛇紋石加鹽酸溶解后，MgO、Fe₂O₃、Al₂O₃和HCl反應(yīng)溶解，而SiO₂和HCl不反應(yīng)，不能溶解；
（2）當(dāng)氫氧化鈣過量時，溶液堿性增強，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Mg（OH）₂會沉淀；
（3）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堿的性質(zhì)；（4）此過程中CO₂是可以重復(fù)使用的；
（5）確定產(chǎn)品aMgCO₃?bMg（OH）₂?cH₂O中a、b、c的值，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．

解答：解：（1）蛇紋石加鹽酸溶解，MgO、Fe₂O₃、Al₂O₃和HCl反應(yīng)溶解，反應(yīng)方程式分別為：MgO+2HCl=MgCl₂+H₂O，F(xiàn)e₂O₃+6HCl=2FeCl₃+3H₂O，Al₂O₃+6HCl=2AlCl₃+3H₂O．而SiO₂不與鹽酸反應(yīng)，以沉淀的形式除去，故答案為：Fe³⁺、Al³⁺；
（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Mg（OH）₂會沉淀，同時Mg²⁺也因轉(zhuǎn)化為沉淀而損失，
故答案為：Al（OH）₃；Mg（OH）₂；
（3）從實驗步驟圖知：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，故答案為：NaOH；過濾、洗滌、灼燒；
（4）從實驗步驟圖知：上述實驗中，步驟Ⅱ中通二氧化碳，生成碳酸鈣，碳酸鈣分解可得到二氧化碳，作為第Ⅱ步的原料，堿式碳酸鎂分解得到CO₂，可以循環(huán)使用的物質(zhì)是CaCO₃或CO₂，故答案為：CaCO₃或CO₂；
（5）利用濃硫酸的吸水性測出濃硫酸的增重測出水蒸汽的質(zhì)量；利用堿石灰吸收CO₂前后的質(zhì)量差求二氧化碳質(zhì)量，
故答案為：③測出水蒸汽的質(zhì)量（或測出濃硫酸的增重）；④測出CO₂的質(zhì)量（或測出堿石灰的增重）．

點評：本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，還需靈活運用于實驗的設(shè)計．