Question

蛇紋石是一種富鎂硅酸鹽礦物的總稱，因其顏色青綠相間酷似蛇皮而得名。蛇紋石可以看作由MgO、FeO和Fe₂O₃、Al₂O₃、SiO₂組成。工業上由蛇紋石制取堿式碳酸鎂產品的流程如下：

（1）蛇紋石加鹽酸溶解后，溶液里除了Mg^2＋、Al³⁺外，還含有的金屬離子是________。
（2）向Ⅰ中加入氧化劑的作用是                           ，加入Ca(OH)₂時，  
需要控制溶液pH在7～8之間(有關氫氧化物沉淀的pH見下表)。

氫氧化物	Fe(OH)3	Al(OH)3	Mg(OH)2
開始沉淀pH	1.5	3.3	9.4

 
若pH＞8可能會導致           溶解、________沉淀。
（3）沉淀物A可作為提取紅色顏料的原料，若向沉淀物A中加入           ，然
后過濾、洗滌、_________（填寫實驗操作名稱)，即可獲得紅色顏料，實現廢物的綜合利用。
（4）物質循環使用，能節約資源。上述實驗中，可以循環使用的物質是________(填寫物質化學式)。
（5）若產品的化學式用aMgCO₃·bMg(OH)₂·cH₂O表示，現稱取18.2 g產品并使之完全分解，收集到3.36L CO₂（標準狀況下）和8.0 g MgO，通過計算確定產品的化學式中：a＝________，b＝________，c＝________。

Answer 1

（1）Fe^3＋、Fe^2＋ （各1分，共2分）
（2）將Fe^2＋氧化成Fe^3＋或將Fe(OH)₂氧化成Fe(OH)₃，（2分）     Al(OH)₃　Mg²⁺（各1分，共2分）
（3）NaOH溶液（其它可溶性強堿也可），（干燥）灼燒，（各1分。共2分）
（4）CO₂（2分）
（5）3　1　3（3分，對一個數字給1分）

解析試題分析：（1）蛇紋石礦加鹽酸溶解，發生反應的化學方程式為MgO+2HCl＝MgCl₂+H₂O，FeO＋2HCl=FeCl₂＋H₂O，Fe₂O₃+6HCl=2FeCl₃+3H₂O，Al₂O₃+6HCl=2AlCl₃+3H₂O。SiO₂不與鹽酸反應，以固體形式先除去，因此，溶液中除了Mg²⁺、Al³⁺外，還有的金屬離子是Fe^2＋和Fe³⁺。
（2）這時溶液中的Fe³⁺、Al³⁺是雜質，但除去Fe³⁺、Al³⁺的過程中一定不能將Mg²⁺損失，為了達到這個目的，根據題中提示應用的原理是Fe³⁺+3H₂OFe(OH)₃+3H⁺和Al³⁺+3H₂OAl(OH)₃+3H⁺，只要加入一種能消耗H⁺的物質即可使上述水解平衡向正反應方向移動，除去Fe³⁺、Al³⁺，該方案使用加Ca(OH)₂的方法，但此步加入Ca(OH)₂不能太多，需將溶液的pH控制在7～8。若pH小于7，Al³⁺不能完全沉淀；若pH過高導致生成的Al(OH)₃又發生反應Al(OH)₃+OH^－＝AlO₂^－+2H₂O而溶解，同時Mg²⁺也轉化為沉淀而損失。
（3）制純凈Fe₂O₃，應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堿的性質。
（4）此過程中CO₂是可以重復使用的。
（5）實驗目的是確定堿式碳酸鎂組成的方案，其反應原理是aMgCO₃?bMg(OH)₂?cH₂O（a+b）MgO+aCO₂↑+（b+c）H₂O↑，需要測定的數據是①樣品質量；②MgO質量；③生成CO₂的質量（或體積）；④生成水的質量。
（6）m（樣品）＝18.2g，m（CO₂）＝6.6g，m（MgO）=8.0g，根據質量守恒得
m（H₂O）＝18.2g－6.6g－8.0g＝3.6g
則m（MgO）＝＝0.2mol
n（CO₂）＝＝0.15mol
n（H₂O）＝＝0.2mol
即a∶b∶c＝0.15∶0.05∶0.15＝3∶1∶3
所以a＝3、b＝1、c＝3
考點：考查物質的分離和提純、化學工藝流程、實驗方案設計和化學計算
點評：該題是高考中的常見題型，試題綜合性強，難度較大，學生不易得分。這類試題涉及的情景新穎，還時常出現一些化工術語。這類題目是通過對某種重要化工產品的工業生產流程圖的分析，以物質的制備、分離、提純為試題環境，以元素化合物知識、實驗基本操作、化學反應原理、化學化學平衡原理、水解原理、綠色化學觀點、安全生產的知識為考查目標，以信息的獲取、加工、整合和新情境下實際問題的分析、綜合、解決及經濟的視角分析實際生產中的各種問題為考查能力目標。