Question

12．硫酸鎂還原熱解制高純氧化鎂是一種新的探索．以菱鎂礦（主要成分為MgCO₃，含少量FeCO₃等不溶性雜質(zhì)）為原料制備高純氧化鎂的實驗流程如下：

（1）MgCO₃在酸溶時的化學(xué)反應(yīng)方程式為MgCO₃+H₂SO₄═MgSO₄+H₂O+CO₂↑
（2）氧化過程中需要加入氧化劑，該氧化劑的最佳選擇是H₂O₂
（3）濾渣2的成分是Fe（OH）₃；其Ksp的最大值約為1×10^-35
（4）煅燒過程存在以下反應(yīng)：
2MgSO₄+C$\frac{\underline{\;800℃\;}}{\;}$2MgO+2SO₂↑+CO₂↑     MgSO₄+C$\frac{\underline{\;800℃\;}}{\;}$MgO+SO₂↑+CO↑
MgSO₄+3C$\frac{\underline{\;800℃\;}}{\;}$MgO+S↑+3CO↑
①實驗室中煅燒需要的儀器除酒精燈、三腳架以外，還需要BC
A．蒸發(fā)皿    B．坩堝    C．泥三角    D．石棉網(wǎng)
利用如圖裝置對煅燒產(chǎn)生的氣體分別進行吸收或收集

②D中收集的氣體是CO．
③B中盛放的溶液可以是d（填字母）．
a．NaOH溶液    b．Na₂CO₃溶液
c．稀硝酸      d．KMnO₄溶液
④A中得到的淡黃色固體與熱的NaOH溶液反應(yīng)，產(chǎn)物中元素最高價態(tài)為+4，寫出該反應(yīng)的離子方程式：3S+6OH^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2S^2-+SO₃^2-+3H₂O．

Answer 1

分析 菱錳礦中加入稀硫酸，發(fā)生的反應(yīng)為MgCO₃+H₂SO₄=MgSO₄+CO₂↑+H₂O、FeCO₃+H₂SO₄=FeSO₄+H₂O+CO₂↑，然后過濾得到濾渣1和溶液，向溶液中加入氧化劑，F(xiàn)e²⁺被氧化生成Fe³⁺，且不能引進新的雜質(zhì)，符合條件的常見氧化劑有雙氧水，發(fā)生的離子反應(yīng)方程式為2 Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，調(diào)節(jié)溶液的pH為4左右，F(xiàn)e³⁺轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃，Mg²⁺存在于溶液中，然后過濾得到濾渣2為Fe（OH）₃，從溶液中經(jīng)過一系列操作最后和木炭煅燒得到MgO和氣體，根據(jù)（4）題知，生成的氣體有S蒸氣、SO₂、CO₂和CO，
（1）MgCO₃和H₂SO₄發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)生成MgSO₄、H₂O和CO₂，根據(jù)反應(yīng)物和生成物書寫方程式；
（2）加入的氧化劑能氧化亞鐵離子轉(zhuǎn)化為鐵離子且不能引進新的雜質(zhì)；
（3）通過以上分析知，濾渣2是Fe（OH）₃；溶液的pH=4，則溶液中c（OH^-）=$\frac{1{0}^{-14}}{1{0}^{-4}}$mol/L=10^-10mol/L，當(dāng)溶液中c（Fe³⁺）≤10^-5 mol/L時Fe³⁺完全沉淀，據(jù)此計算Ksp[Fe（OH）₃]；
（4）①灼燒固體藥品的儀器是坩堝，需要在泥三角上進行加熱；
②煅燒得到的氣體主要有SO₂、CO₂、CO、S，產(chǎn)生的氣體進行分步吸收或收集，所以通過A使硫蒸氣冷凝下來，再通過B裝置高錳酸鉀溶液吸收SO₂，通過C中的氫氧化鈉溶液吸收CO₂，最后剩余CO氣體在D中收集；
③B溶液的目的是吸收SO₂但不能吸收CO₂，所以該處溶液應(yīng)該具有強氧化性，能和SO₂反應(yīng)但不能產(chǎn)生新的雜質(zhì)；
④氧化還原反應(yīng)中有化合價升高的物質(zhì)也有化合價降低的物質(zhì)，產(chǎn)物中元素最高價態(tài)為+4，NaOH沒有氧化性，所以只能是S發(fā)生歧化反應(yīng)，S元素化合價降低為-2價，所以該離子反應(yīng)產(chǎn)物有S^2-和SO₃^2-．

解答 解：菱錳礦中加入稀硫酸，發(fā)生的反應(yīng)為MgCO₃+H₂SO₄=MgSO₄+CO₂↑+H₂O、FeCO₃+H₂SO₄=FeSO₄+H₂O+CO₂↑，然后過濾得到濾渣1和溶液，向溶液中加入氧化劑，F(xiàn)e²⁺被氧化生成Fe³⁺，且不能引進新的雜質(zhì)，符合條件的常見氧化劑有雙氧水，發(fā)生的離子反應(yīng)方程式為2 Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，調(diào)節(jié)溶液的pH為4左右，F(xiàn)e³⁺轉(zhuǎn)化為Fe（OH）₃，Mg²⁺存在于溶液中，然后過濾得到濾渣2為Fe（OH）₃，從溶液中經(jīng)過一系列操作最后和木炭煅燒得到MgO和氣體，根據(jù)（4）題知，生成的氣體有S蒸氣、SO₂、CO₂和CO，
（1）MgCO₃和H₂SO₄發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)生成MgSO₄、H₂O和CO₂，根據(jù)反應(yīng)物和生成物書寫方程式為MgCO₃+H₂SO₄═MgSO₄+H₂O+CO₂↑，故答案為：MgCO₃+H₂SO₄═MgSO₄+H₂O+CO₂↑；
（2）加入的氧化劑能氧化亞鐵離子轉(zhuǎn)化為鐵離子且不能引進新的雜質(zhì)，所以加入的氧化劑是H₂O₂，故答案為：H₂O₂；
（3）通過以上分析知，濾渣2是Fe（OH）₃；溶液的pH=4，則溶液中c（OH^-）=$\frac{1{0}^{-14}}{1{0}^{-4}}$mol/L=10^-10mol/L，當(dāng)溶液中c（Fe³⁺）≤10^-5 mol/L時Fe³⁺完全沉淀，Ksp[Fe（OH）₃]=c（OH^-）³．c（Fe³⁺）=（10^-10）³.10^-5=1×10^-35，
故答案為：Fe（OH）₃；1×10^-35；
（4）①灼燒固體藥品的儀器是坩堝，需要在泥三角上進行加熱，所以還需要的儀器是坩堝和泥三角，故選BC；
②煅燒得到的氣體主要有SO₂、CO₂、CO、S，產(chǎn)生的氣體進行分步吸收或收集，所以通過A使硫蒸氣冷凝下來，再通過B裝置高錳酸鉀溶液吸收SO₂，通過C中的氫氧化鈉溶液吸收CO₂，最后剩余CO氣體在D中收集，故答案為：CO；
③B溶液的目的是吸收SO₂但不能吸收CO₂，所以該處溶液應(yīng)該具有強氧化性，能和SO₂反應(yīng)但不能產(chǎn)生新的雜質(zhì)，
a．NaOH溶液能吸收二氧化碳，且沒有強氧化性，不符合條件，故錯誤；    
b．Na₂CO₃溶液能吸收二氧化碳，且沒有強氧化性，不符合條件，故錯誤；
c．稀硝酸具有強氧化性，但不能吸收二氧化硫，故錯誤；      
d．KMnO₄溶液具有強氧化性，且能吸收二氧化硫，故正確；
故選d；
④氧化還原反應(yīng)中有化合價升高的物質(zhì)也有化合價降低的物質(zhì)，產(chǎn)物中元素最高價態(tài)為+4，NaOH沒有氧化性，所以只能是S發(fā)生歧化反應(yīng)，S元素化合價降低為-2價，所以該離子反應(yīng)產(chǎn)物有S^2-和SO₃^2-，根據(jù)反應(yīng)物和生成物及反應(yīng)條件知，該離子反應(yīng)方程式為3S+6OH^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2S^2-+SO₃^2-+3H₂O，故答案為：3S+6OH^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2S^2-+SO₃^2-+3H₂O．

點評 本題考查物質(zhì)分離和提純，為高頻考點，涉及氧化還原反應(yīng)、除雜、物質(zhì)檢驗、儀器的選取、溶度積常數(shù)等知識點，綜合性較強，明確反應(yīng)原理、基本操作、儀器的用途、難溶物溶解平衡等即可解答，注意除雜時要除去雜質(zhì)且不能引進新的雜質(zhì)，易錯點是（4）③題，注意SO₂和CO₂混合氣體檢驗先后順序及所用的試劑，題目難度不大．