Question

16．實(shí)驗(yàn)室以一種工業(yè)廢渣（主要成分為MgCO₃、Mg₂SiO₄和少量Fe、Al的氧化物）為原料制備MgCO₃•3H₂O．實(shí)驗(yàn)過程如圖1：

（1）酸溶過程中主要反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為
MgCO₃（S）+2H⁺（aq）═Mg²⁺（aq）+CO₂（g）+H₂O（l）△H=-50.4kJ•mol^-1
Mg₂SiO₄（s）+4H⁺（aq）═2Mg²⁺（aq）+H₂SiO₃（s）+H₂O（l）△H=-225.4kJ•mol^-1
酸溶需加熱的目的是加快酸溶速率；所加H₂SO₄不宜過量太多的原因是避免制備MgCO₃時(shí)消耗過多的堿．
（2）加入H₂O₂氧化時(shí)發(fā)生發(fā)應(yīng)的離子方程式為2Fe²⁺+2H⁺+H₂O₂=2Fe³⁺+2H₂O．
（3）用圖2所示的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行萃取分液，以除去溶液中的Fe³⁺．
①實(shí)驗(yàn)裝置圖中儀器A的名稱為分液漏斗．
②為使Fe³⁺盡可能多地從水相轉(zhuǎn)移至有機(jī)相，采取的操作：向裝有水溶液的儀器A中加入一定量的有機(jī)萃取劑，充分振蕩、靜置、分液，并重復(fù)多次．
（4）請(qǐng)補(bǔ)充完整由萃取后得到的水溶液制備MgCO₃•3H₂O的實(shí)驗(yàn)方案：邊攪拌邊向溶液中滴加氨水，至5＜pH＜8.5，過濾，邊攪拌邊向?yàn)V液中滴加碳酸鈉溶液至有大量沉淀生成，靜置，向上層清夜中滴加碳酸鈉溶液，若無沉淀生成，過濾、用水洗滌固體2-3次，在50℃下干燥，得到MgCO₃•3H₂O．
[已知該溶液中pH=8.5時(shí)Mg（OH）₂開始沉淀；pH=5.0時(shí)Al（OH）₃沉淀完全]．

Answer 1

分析 廢渣主要成分為MgCO₃、Mg₂SiO₄和少量Fe、Al的氧化物，加入40%的硫酸酸溶，過量后濾液中含有硫酸鎂、硫酸亞鐵以及硫酸鋁，加入H₂O₂氧化亞鐵離子，然后加入有機(jī)萃取劑萃取Fe³⁺，分液后可除去溶液中的Fe³⁺，分液后水溶液中含有Mg²⁺、Al³⁺，可調(diào)節(jié)溶液pH至5＜pH＜8.5，可除去Al³⁺，又可防止生成Mg（OH）₂，過濾后在濾液中加入碳酸鈉溶液，可生成MgCO₃沉淀，在50℃下干燥，得到MgCO₃•3H₂O．以此解答該題．

解答 解：廢渣主要成分為MgCO₃、Mg₂SiO₄和少量Fe、Al的氧化物，加入40%的硫酸酸溶，過量后濾液中含有硫酸鎂、硫酸亞鐵以及硫酸鋁，加入H₂O₂氧化亞鐵離子，然后加入有機(jī)萃取劑萃取Fe³⁺，分液后可除去溶液中的Fe³⁺，分液后水溶液中含有Mg²⁺、Al³⁺，可調(diào)節(jié)溶液pH至5＜pH＜8.5，可除去Al³⁺，又可防止生成Mg（OH）₂，過濾后在濾液中加入碳酸鈉溶液，可生成MgCO₃沉淀，在50℃下干燥，得到MgCO₃•3H₂O．
（1）加熱，溫度升高，可增大反應(yīng)速率，即加快酸溶速率，但加入硫酸不能過多，避免制備MgCO₃時(shí)消耗過多的堿而浪費(fèi)原料，
故答案為：加快酸溶速率；避免制備MgCO₃時(shí)消耗過多的堿；
（2）加入H₂O₂溶液與二價(jià)鐵離子發(fā)生氧化還原反應(yīng)，反應(yīng)的離子方程式為：2Fe²⁺+2H⁺+H₂O₂=2Fe³⁺+2H₂O，故答案為：2Fe²⁺+2H⁺+H₂O₂=2Fe³⁺+2H₂O；
（3）①由裝置圖可知儀器A為分液漏斗，用于萃取、分液，故答案為：分液漏斗；
②萃取時(shí)，為使溶質(zhì)盡可能被萃取，應(yīng)充分振蕩，以充分接觸而分離，故答案為：充分振蕩；
（4）分液后水溶液中含有Mg²⁺、Al³⁺，可調(diào)節(jié)溶液pH至5＜pH＜8.5，可除去Al³⁺，又可防止生成Mg（OH）₂，過濾后在濾液中加入碳酸鈉溶液，可生成MgCO₃沉淀，靜置，向上層清夜中滴加碳酸鈉溶液，若無沉淀生成，說明已完全反應(yīng)，過濾后，用水洗滌固體2-3次，在50℃下干燥，得到MgCO₃•3H₂O．
故答案為：至5＜pH＜8.5，過濾，邊攪拌邊向?yàn)V液中滴加碳酸鈉溶液至有大量沉淀生成，靜置，向上層清夜中滴加碳酸鈉溶液，若無沉淀生成．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)的制備及混合物分離和提純，明確流程中的方法和基本操作、發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)是解答的關(guān)鍵，要求學(xué)生具有分析和解決問題的能力，題目有利于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ�題目難度較大．