Question

蛇紋石可用于生產氫氧化鎂，簡要工藝流程如下：
Ⅰ．制取粗硫酸鎂：用酸液浸泡蛇紋石礦粉，過濾；并在常溫常壓下結晶，制得粗硫酸鎂（其中常含有少量Fe³⁺、Al³⁺、Fe²⁺等雜質離子）．
Ⅱ．提純粗硫酸鎂：將粗硫酸鎂在酸性條件下溶解，加入適量的0.1mol/L H₂O₂溶液，再調節(jié)溶液pH至7～8，并分離提純．
Ⅲ．制取氫氧化鎂：向步驟II所得溶液中加入過量氨水．
已知：金屬離子氫氧化物沉淀所需pH

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

請回答：
（1）步驟II中，可用于調節(jié)溶液pH至7～8的最佳試劑是

 

（填字母序號）．
A．MgO           B．Na₂CO₃           C．蒸餾水
（2）工業(yè)上，常通過測定使鐵氰化鉀（K₃[Fe（CN）₆]）溶液不變色所需 H₂O₂溶液的量來確定粗硫酸鎂中Fe²⁺的含量．已知，測定123g粗硫酸鎂樣品所消耗的0.1mol/LH₂O₂溶液的體積如下表所示．

	平行測定數(shù)據(jù)				平均值
實驗編號	1	2	3	4
消耗 H2O2溶液的體積/mL	0.32	0.30	0.30	0.32	0.31

①Fe²⁺與H₂O₂溶液反應的離子方程式為

 

．
②根據(jù)該表數(shù)據(jù)，可計算出123g粗硫酸鎂樣品中含F(xiàn)e²⁺

 

mol．
（3）工業(yè)上常以Mg²⁺的轉化率為考察指標，確定步驟Ⅲ制備氫氧化鎂工藝過程的適宜條件．其中，反應溫度與Mg²⁺轉化率的關系如圖所示．
①步驟Ⅲ中制備氫氧化鎂反應的離子方程式為

 

．
②根據(jù)圖中所示50℃前溫度與Mg²⁺轉化率之間的關系，可判斷此反應是

 

（填“吸熱”或“放熱”）反應．
③圖中，溫度升高至50℃以上Mg²⁺轉化率下降的可能原因是

 

．
④Ksp表示沉淀溶解平衡的平衡常數(shù)．已知：
Mg（OH）₂（s）?Mg²⁺（aq）+2OH^-（aq）      K_sp=c（Mg²⁺）?c²（OH^-）=5.6×10^-12
Ca（OH）₂（s）?Ca²⁺（aq）+2OH^-（aq）      K_sp=c（Ca²⁺）?c²（OH^-）=4.7×10^-6
若用石灰乳替代氨水，

 

（填“能”或“不能”）制得氫氧化鎂，理由是

 

．

Answer 1

分析：（1）步驟II中，可用于調節(jié)溶液pH至7～8的目的是和酸反應提高溶液pH，使Fe³⁺、Al³⁺等雜質離子沉淀分離除去，試劑不能引入新的雜質分析；
（2）①Fe²⁺與H₂O₂溶液反應，亞鐵離子被過氧化氫氧化為三價鐵離子便于完全沉淀，過氧化氫被還原為水，依據(jù)氧化還原反應的電荷守恒和電子守恒書寫離子方程式；
②根據(jù)n=c×v結合2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺═2Fe³⁺+2H₂O進行計算即可解答；
（3）①步驟III中制備氫氧化鎂反應的離子方程式是氨水沉淀鎂離子，注意一水合氨是弱電解質；
②根據(jù)圖中所示50℃前溫度與Mg²⁺轉化率之間 的關系是隨溫度升高鎂離子轉化率增大，反應是吸熱反應；
③溫度升高至50℃以上Mg²⁺轉化率下降的可能原因是溫度過高時，氨水受熱分解，濃度降低，Mg²⁺轉化率下降；
④依據(jù)沉淀轉化是想更難溶的方向進行分析判斷；

解答：解：（1）步驟II中，可用于調節(jié)溶液pH至7～8的目的是和酸反應提高溶液pH，使Fe³⁺、Al³⁺等雜質離子沉淀分離除去，
A．加入氧化鎂和酸反應能提高溶液PH，生成鎂離子，不加入雜質離子，故A正確；
B．加入碳酸鈉能調節(jié)溶液PH但假如了鈉離子，引入雜質，故B錯誤；
C．蒸餾水對提高溶液pH不好，故C錯誤；
故答案為：A；
（2）①Fe²⁺與H₂O₂溶液反應，亞鐵離子被過氧化氫氧化為三價鐵離子便于完全沉淀，過氧化氫被還原為水，反應的離子方程式為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺═2Fe³⁺+2H₂O，
故答案為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺═2Fe³⁺+2H₂O；
②123g粗硫酸鎂樣品所消耗的0.1mol/LH₂O₂溶液的體積平均值為0.31mL，
根據(jù)n=c×v，n（H₂O₂）=c×v=0.1mol/L×0.31×10^-3L=3.1×10^-5mol，
根據(jù)2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺═2Fe³⁺+2H₂O，n（Fe²⁺）=2n（H₂O₂）=6.2×10^-5mol，
所以123g粗硫酸鎂樣品中含F(xiàn)e²⁺為6.2×10^-5mol，
故答案為：6.2×10^-5；
（3）①氨水沉淀鎂離子生成氫氧化鎂沉淀，反應的離子方程式為：Mg²⁺+2NH₃?H₂O═Mg（OH）₂↓+2NH₄⁺，
故答案為：Mg²⁺+2NH₃?H₂O═Mg（OH）₂↓+2NH₄⁺；
②根據(jù)圖中所示50℃前溫度與Mg²⁺轉化率之間 的關系是隨溫度升高鎂離子轉化率增大，反應是吸熱反應，
故答案為：吸熱；
③圖中，溫度升高至50℃以上Mg²⁺轉化率下降的可能原因是溫度過高時，氨水受熱分解，濃度降低，Mg²⁺轉化率下降，
故答案為：溫度過高時，氨水受熱分解，濃度降低，Mg²⁺轉化率下降；
④依據(jù)氫氧化鈣和氫氧化鎂陰陽離子比相同，可以用溶度積常數(shù)比較溶解性強弱，氫氧化鈣溶解性大于氫氧化鎂，溶液中加入石灰乳可以實現(xiàn)沉淀轉化，生成氫氧化鎂分離出來；
故答案為：能；Mg（OH）₂的溶解度小于Ca（OH）₂，可發(fā)生沉淀的轉化；

點評：本題主要考查了制備氫氧化鎂實驗方案，讀懂工藝流程圖，掌握難溶物沉淀溶解平衡的分析判斷，離子方程式的書寫，沉淀轉化的原理應用等知識是解答的關鍵，題目難度中等．