Question

14．鹵塊的主要成分是MgCl₂，此外還含F(xiàn)e²⁺、Fe³⁺和Mn²⁺等雜質(zhì)離子．以鹵塊為原料按圖所示流程進(jìn)行生產(chǎn)，可制得輕質(zhì)氧化鎂．

查閱資料得下表相關(guān)數(shù)據(jù)：

表1：生成氫氧化物沉淀的pH			表2：原料價(jià)格表
物質(zhì)	開(kāi)始沉淀	沉淀完全	試劑	價(jià)格（元/噸）
Fe（OH）3	2.7	3.7	a．漂液（含25.2%NaClO）	450
Fe（OH）2	7.6	9.6	b．雙氧水（含30%H2O2）	1500
Mn（OH）2	8.3	9.8	c．燒堿（含98%NaOH）	2200
Mg（OH）2	9.6	11.1	d．純堿（含99.5%Na2CO3）	800

*Fe²⁺氫氧化物呈絮狀，不易從溶液中除去，必須將它氧化后以Fe（OH）₃沉淀形式才能除盡．若要求產(chǎn)品盡量不含雜質(zhì)且生產(chǎn)成本較低，請(qǐng)根據(jù)上表提供的資料回答：
（1）流程中加入的試劑X、Y、Z最佳選擇依次是表2中的a、c、d（選填試劑編號(hào)）．
（2）步驟②發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2Fe²⁺+ClO^-+2H⁺=Cl^-+2Fe³⁺+H₂O；步驟⑤中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程為MgCO₃+H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mg（OH）₂+CO₂↑．
（3）為盡量除去雜質(zhì)，步驟③調(diào)節(jié)pH為9.8時(shí)，停止加入Y．調(diào)節(jié)為該pH的目的是使Mg²⁺以外的雜質(zhì)盡可能徹底地轉(zhuǎn)化為沉淀除去．
（4）若在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行步驟⑥的灼燒實(shí)驗(yàn)，必須用到的儀器是ABCE．
A．酒精噴燈B．鐵三腳C．坩堝D．蒸發(fā)皿E．泥三角F．燒杯G．石棉網(wǎng)
（5）向裝有少量Mg（OH）₂濁液的試管中加入適量CH₃COONH₄晶體，充分振蕩后溶液會(huì)變澄清，請(qǐng)用化學(xué)平衡的原理解釋濁液變澄清的原因Mg（OH）₂（s）?Mg²⁺（aq）+2OH^-（aq），CH₃COONH₄電離出的NH₄⁺與OH^-結(jié)合成弱電解質(zhì)NH₃•H₂O，降低了c（OH^-），Mg（OH）₂溶解平衡向右移動(dòng)．

Answer 1

分析 鹵塊的主要成分是MgCl₂，此外還含F(xiàn)e²⁺、Fe³⁺和Mn²⁺等雜質(zhì)離子，由流程可知，加稀鹽酸溶解后，為除去Fe²⁺，先將Fe²⁺氧化成Fe³⁺，漂液和H₂O₂都可采用，但對(duì)比表2提供的原料價(jià)格可以看出，漂液比H₂O₂的價(jià)格低得多，所以選漂液最合理，故X為漂液；步驟③的目的在于使除Mg²⁺以外的各種雜質(zhì)金屬離子都生成氫氧化物沉淀，以便通過(guò)過(guò)濾而除去，應(yīng)加入NaOH，如加入純堿，不能達(dá)到較高的PH，由表1提供的數(shù)據(jù)可知，除去雜質(zhì)離子合理的pH范圍是3.7＜pH＜9.8，在此范圍內(nèi)，如果pH過(guò)高，就會(huì)有大量的Mg²⁺生成Mg（OH）₂而進(jìn)入沉淀中，從而導(dǎo)致生產(chǎn)成本的提高；為了兼顧產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)成本，選擇pH=9.8最合理，當(dāng)然此時(shí)Mg²⁺也會(huì)部分生成Mg（OH）₂沉淀，但由于鹵塊價(jià)格低廉，這點(diǎn)不可避免的損失可忽略，過(guò)濾后，分離出Mn（OH）₂、Fe（OH）₃，在濾液中Z為加入純堿將Mg²⁺從溶液中以MgCO₃沉淀出來(lái)，然后加熱煮沸可得到Mg（OH）₂，氣體為二氧化碳，Mg（OH）₂灼燒后得到MgO，以此來(lái)解答．

解答 解：（1）由上述分析可知，試劑X、Y、Z分別為漂液、NaOH、純堿，故答案為：a、c、d；
（2）步驟②發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2Fe²⁺+ClO^-+2H⁺=Cl^-+2Fe³⁺+H₂O；步驟⑤中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程為MgCO₃+H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mg（OH）₂+CO₂↑，
故答案為：2Fe²⁺+ClO^-+2H⁺=Cl^-+2Fe³⁺+H₂O；MgCO₃+H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mg（OH）₂+CO₂↑；
（3）由上述分析可知，為盡量除去雜質(zhì)，步驟③調(diào)節(jié)pH為9.8時(shí)，調(diào)節(jié)為該pH的目的是使Mg²⁺以外的雜質(zhì)盡可能徹底地轉(zhuǎn)化為沉淀除去，
故答案為：9.8；使Mg²⁺以外的雜質(zhì)盡可能徹底地轉(zhuǎn)化為沉淀除去；
（4）步驟⑥的灼燒實(shí)驗(yàn)，需要坩堝、鐵三腳（三腳架）、泥三角、酒精燈（或酒精噴燈），
故答案為：ABCE；
（5）向裝有少量Mg（OH）₂濁液的試管中加入適量CH₃COONH₄晶體，充分振蕩后溶液會(huì)變澄清，因Mg（OH）₂（s）?Mg²⁺ （aq）+2OH^-（aq），CH₃COONH₄電離出的NH₄⁺與OH^-結(jié)合成弱電解質(zhì)NH₃•H₂O，降低了c（OH^-），Mg（OH）₂溶解平衡向右移動(dòng)，
故答案為：Mg（OH）₂（s）?Mg²⁺ （aq）+2OH^-（aq），CH₃COONH₄電離出的NH₄⁺與OH^-結(jié)合成弱電解質(zhì)NH₃•H₂O，降低了c（OH^-），Mg（OH）₂溶解平衡向右移動(dòng)．

點(diǎn)評(píng) 本題考查混合物分離提純及物質(zhì)的制備實(shí)驗(yàn)，為高頻考點(diǎn)，把握物質(zhì)的性質(zhì)、流程中發(fā)生的反應(yīng)、混合物分離提純方法為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾椋�注意元素化合物知識(shí)、化學(xué)反應(yīng)原理與實(shí)驗(yàn)的結(jié)合，題目難度不大．