Question

4．高純度的氫氧化鎂廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、電力等領(lǐng)域．鎂硅酸鹽礦石可用于生產(chǎn)氫氧化鎂，簡要工藝流程如下：

己知1：溶液I中除MgSO₄外，還含有少量Fe³⁺、Al³⁺、Fe²⁺等離子
2：幾種金屬陽離子的氫氧化物沉淀時(shí)的pH如下表所示：

	Fe3+	Al3+	Fe2+	Mg2+
開始沉淀時(shí)	1.5	3.3	6.5	9.4
沉淀完全時(shí)	3.7	5.2	9.7	12.4

（1）Mg在周期表中的位置第三周期ⅡA族，Si的原子結(jié)構(gòu)示意圖為．
（2）向溶液I中加入X的作用是調(diào)節(jié)溶液pH．
（3）向溶液I中加入的兩種試劑先后順序是H₂O₂、MgO[Mg（OH）₂或MgCO₃]（填化學(xué)式）．
（4）加入H₂O₂溶液反應(yīng)的離子方程式是2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O．
（5）如圖是溶液Ⅱ中Mg²⁺轉(zhuǎn)化率隨溫度t的變化示意圖：

①向溶液Ⅱ中加入氨水反應(yīng)的離子方程式是Mg²⁺+2NH₃•H₂O=Mg（OH）₂↓+2NH₄⁺．
②t₁前Mg²⁺轉(zhuǎn)化率增大的原因是鎂離子與氨水反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，升高溫度，平衡右移，Mg²⁺轉(zhuǎn)化率增大；t₁后Mg²⁺轉(zhuǎn)化率下降的原因是（用化學(xué)方程式表示）NH₃•H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃↑+H₂O．

Answer 1

分析 溶液Ⅰ中除MgSO₄外，還含有少量Fe³⁺、Al³⁺、Fe²⁺等離子，根據(jù)題中提供的各種金屬離子沉淀的pH值可知，加入雙氧水可以將亞鐵離子氧化成鐵離子，再加入試劑X主要作用是調(diào)節(jié)溶液pH值，使鐵離子沉淀，可以加氧化鎂或氫氧化鎂等，過濾后在濾液中加入氨水使溶液中鎂離子沉淀，得氫氧化鎂沉淀，由于要通過使鐵離子沉淀的方法除去鐵，所以要先氧化再沉淀，根據(jù)Mg²⁺轉(zhuǎn)化率隨溫度t的變化示意圖可知，由于氨水與鎂離子反應(yīng)生成氫氧化鎂的反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，所以升高溫度，鎂離子的轉(zhuǎn)化率增大，但隨著溫度的升高，氨氣在水中的溶解度減小，氨水的濃度減小，會導(dǎo)致Mg²⁺轉(zhuǎn)化率減小，以此解答該題．

解答 解：溶液Ⅰ中除MgSO₄外，還含有少量Fe³⁺、Al³⁺、Fe²⁺等離子，根據(jù)題中提供的各種金屬離子沉淀的pH值可知，加入雙氧水可以將亞鐵離子氧化成鐵離子，再加入試劑X主要作用是調(diào)節(jié)溶液pH值，使鐵離子沉淀，可以加氧化鎂或氫氧化鎂等，過濾后在濾液中加入氨水使溶液中鎂離子沉淀，得氫氧化鎂沉淀，由于要通過使鐵離子沉淀的方法除去鐵，所以要先氧化再沉淀，根據(jù)Mg²⁺轉(zhuǎn)化率隨溫度t的變化示意圖可知，由于氨水與鎂離子反應(yīng)生成氫氧化鎂的反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，所以升高溫度，鎂離子的轉(zhuǎn)化率增大，但隨著溫度的升高，氨氣在水中的溶解度減小，氨水的濃度減小，會導(dǎo)致Mg²⁺轉(zhuǎn)化率減小，
（1）Mg的原子序數(shù)為12，原子核外有3個(gè)電子層，最外層電子數(shù)為2，則位于周期表第三周期ⅡA族，Si的原子核外有3個(gè)電子層，最外層電子數(shù)為4，原子結(jié)構(gòu)示意圖為，
故答案為：第三周期ⅡA族；；
（2）根據(jù)上面的分析可知，向溶液Ⅰ中加入X的作用是調(diào)節(jié)溶液pH，
故答案為：調(diào)節(jié)溶液pH；
（3）根據(jù)上面的分析可知，要先氧化再沉淀，所以向溶液Ⅰ中加入的兩種試劑先后順序是H₂O₂、MgO[Mg（OH）₂或MgCO₃]，故答案為：H₂O₂、MgO[Mg（OH）₂或MgCO₃]；
（4）根據(jù)上面的分析可知，加入H₂O₂溶液反應(yīng)的離子方程式是2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，
故答案為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
（5）①向溶液Ⅱ中加入氨水與鎂離子反應(yīng)生成氫氧化鎂沉淀，反應(yīng)的離子方程式是 Mg²⁺+2NH₃•H₂O=Mg（OH）₂↓+2NH₄⁺，
故答案為：Mg²⁺+2NH₃•H₂O=Mg（OH）₂↓+2NH₄⁺；
②根據(jù)上面的分析可知，t₁前Mg²⁺轉(zhuǎn)化率增大的原因是 升高溫度，Mg²⁺轉(zhuǎn)化率增大，平衡右移，反應(yīng)是吸熱反應(yīng)；t₁后Mg²⁺轉(zhuǎn)化率下降的原因是氨氣在水中的溶解度減小，氨水的濃度減小，反應(yīng)的方程式為 NH₃•H₂O $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ NH₃↑+H₂O，
故答案為：鎂離子與氨水反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，升高溫度，平衡右移，Mg²⁺轉(zhuǎn)化率增大；NH₃•H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃↑+H₂O．

點(diǎn)評 本題考查物質(zhì)制備方案，涉及物質(zhì)分離提純、離子沉淀的條件選擇、化學(xué)平衡的影響因素、離子方程式的書寫、沉淀轉(zhuǎn)化的原理應(yīng)用，側(cè)重于學(xué)生的分析能力和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾椋�難度中等．