Question

10．蛇紋石礦可以看做是由MgO、Fe₂O₃、Al₂O₃、SiO₂組成．由蛇紋石制取堿式碳酸鎂的實(shí)驗(yàn)步驟如下：

氫氧化物	Fe（OH）3	Al（OH）3	Mg（OH）2
開(kāi)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(jìn)行Ⅰ操作時(shí)，控制溶液pH=7～8（有關(guān)氫氧化物沉淀的pH見(jiàn)表）
Ca（OH）₂不能過(guò)量，若Ca（OH）₂過(guò)量可能會(huì)導(dǎo)致Al（OH）₃溶解、Mg（OH）₂沉淀生成．
（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中加入過(guò)量NaOH（填入物質(zhì)的化學(xué)式），然后過(guò)濾、洗滌、灼燒 （依次填寫(xiě)實(shí)驗(yàn)操作名稱(chēng)）．
（4）Mg（HCO₃）₂熱分解的反應(yīng)方程式為：2 Mg（HCO₃）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mg₂（OH）₂CO₃+3CO₂↑+H₂O．若熱分解不完全，所得堿式碳酸鎂中將混有MgCO₃，則產(chǎn)品中鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低（填“升高”、“降低”或“不變”，已知碳酸鎂的相對(duì)分子質(zhì)量為84，堿式碳酸鎂的相對(duì)分子質(zhì)量為142）．
（5）上述實(shí)驗(yàn)中，可以循環(huán)使用的物質(zhì)是CO₂（填寫(xiě)物質(zhì)化學(xué)式）．
（6）除去MgCl₂酸性溶液中的Fe³⁺，可在加熱、攪拌的條件下加入MgO或Mg（OH）₂或MgCO₃（試劑自選），過(guò)濾后再加入適量鹽酸．

Answer 1

分析 蛇紋石礦可以看作由MgO、Fe₂O₃、Al₂O₃、SiO₂組成，酸溶過(guò)濾得到濾液中為Mg²⁺、Fe³⁺、Al³⁺，加入氫氧化鈣沉淀得到氫氧化鋁、氫氧化鐵沉淀A，濾液中通入二氧化碳生成氫氧化鋁沉淀B和碳酸氫鈣，加入氫氧化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣循環(huán)利用，溶液中得到碳酸氫鎂溶液，熱解得到堿式碳酸鎂，
（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(guò)量時(shí)，溶液堿性增強(qiáng)，Al（OH）₃會(huì)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(shí)開(kāi)始沉淀，所以堿性增強(qiáng)Mg（OH）₂會(huì)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(qiáng)堿的性質(zhì)；
（4）碳酸氫鎂熱分解生成堿式碳酸鎂、二氧化碳和水，根據(jù)同質(zhì)量的碳酸鎂和堿式碳酸鎂中鎂的物質(zhì)的量后者大分析；
（5）此過(guò)程中CO₂是可以重復(fù)使用的；
（6）依據(jù)鐵離子沉淀完全的PH，加入氧化鎂或氫氧化鎂或碳酸鎂，和酸反應(yīng)調(diào)節(jié)熔融PH沉淀鐵離子，除去MgCl₂酸性溶液中的Fe³⁺．

解答 解：蛇紋石礦可以看作由MgO、Fe₂O₃、Al₂O₃、SiO₂組成，酸溶過(guò)濾得到濾液中為Mg²⁺、Fe³⁺、Al³⁺，加入氫氧化鈣沉淀得到氫氧化鋁、氫氧化鐵沉淀A，濾液中通入二氧化碳生成氫氧化鋁沉淀B和碳酸氫鈣，加入氫氧化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣循環(huán)利用，溶液中得到碳酸氫鎂溶液，熱解得到堿式碳酸鎂，
（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(shí)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(dòng)的原理，消耗H⁺使上述水解平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，除去Fe³⁺、Al³⁺，加Ca（OH）₂需將溶液的pH控制在7～8，若pH過(guò)高，會(huì)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(shí)開(kāi)始沉淀，所以堿性增強(qiáng)Mg（OH）₂會(huì)沉淀，同時(shí)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(shí)驗(yàn)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(guò)濾洗滌灼燒即可，
故答案為：NaOH；洗滌、灼燒；
（4）碳酸氫鎂熱分解生成堿式碳酸鎂、二氧化碳和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2 Mg（HCO₃）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mg₂（OH）₂CO₃+3CO₂↑+H₂O，若熱分解不完全，所得堿式碳酸鎂中將混有MgCO₃，同質(zhì)量的碳酸鎂和堿式碳酸鎂中鎂的物質(zhì)的量，碳酸鎂中鎂元素物質(zhì)的量$\frac{1}{84}$，堿式碳酸鎂中鎂元素物質(zhì)的量$\frac{1}{142}×2$=$\frac{1}{71}$，堿式碳酸鎂中含鎂大，若熱分解不完全，所得堿式碳酸鎂中將混有MgCO₃，產(chǎn)品中鎂的質(zhì)量小，則產(chǎn)品中鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低，
故答案為：2 Mg（HCO₃）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mg₂（OH）₂CO₃+3CO₂↑+H₂O，降低；
（5）從實(shí)驗(yàn)步驟圖知：上述實(shí)驗(yàn)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CO₂，
故答案為：CO₂；
（6）加入氧化鎂或氫氧化鎂或碳酸鎂，和酸反應(yīng)調(diào)節(jié)熔融PH沉淀鐵離子，除去MgCl₂酸性溶液中的Fe³⁺，除去MgCl₂酸性溶液中的Fe³⁺，可在加熱、攪拌的條件下加入MgO或Mg（OH）₂或MgCO₃  過(guò)濾后再加入適量鹽酸，
故答案為：MgO或Mg（OH）₂或MgCO₃．

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查了元素化合物中金屬鋁、鐵的性質(zhì)，解題時(shí)不僅需熟知物質(zhì)間的反應(yīng)原理，還需靈活運(yùn)用于實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，難度中等．