Question

蛇紋石可以看作由MgO、Fe₂O₃、Al₂O₃、SiO₂組成．實驗室以蛇紋石為原料制取水合堿式碳酸鎂，已知：

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

實驗步驟如圖甲：
請回答下列問題：
（1）操作①的名稱

過濾

（2）檢驗溶液Ⅱ中是否含有Fe³⁺的方程式 （最優方法）

Fe³⁺+3SCN^-=Fe（SCN）₃

（3）沉淀A與螢石（CaF₂）在硫酸酸化下可以制備石膏，寫出反應方程式

2CaF₂+2H₂SO₄+SiO₂═2CaSO₄+SiF₄↑+2H₂O

（4）從沉淀混合物B中制取D，應加入一種試劑進行分離，其反應的離子方程式為

OH^-+Al（OH）₃═AlO₂^-+2H₂O

（5）操作②中應控制溶液pH的合理范圍是

C

（填序號）．
A．小于1.5B．1.5～3.3 　　 C．7～8　 　　 D．大于9.4
（6）為探究所得的水合堿式碳酸鎂[xMgCO₃?yMg（OH）₂?zH₂O]的組成，取樣18.2g g于裝置A的玻璃管中，請按由左-→右順序將下列裝置連接好（如圖乙）（填序號，裝置可重復使用）：

C-→B-→A-→B-→D-→B（或D）

，裝置C應盛的試劑是

NaOH溶液

． 充分反應后，如果實驗測得硬質玻璃管中剩余固體8.0g，共放出6.6gCO₂氣體，則x：y：z=

3：1：3

．

Answer 1

分析：（1）蛇紋石可以看作由MgO、Fe₂O₃、Al₂O₃、SiO₂組成，其中MgO、Fe₂O₃、Al₂O₃溶于鹽酸生成鹽和水，二氧化硅不和鹽酸反應，沉淀A為 SiO₂；分離固體和溶液的方法是過濾；
（2）依據流程圖分析溶液Ⅰ主要是氯化鎂、氯化鋁、氯化鐵的溶液；加入氫氧化鈣得到溶液Ⅱ是否含有三價鐵離子的檢驗方法是加入硫氰酸鉀后，溶液變血紅色；
（3）沉淀A判斷為SiO₂；與螢石（CaF₂）在硫酸酸化下可以制備石膏硫酸鈣，可以理解為濃硫酸和氟化鈣反應生成氫氟酸和硫酸鈣，氫氟酸和二氧化硅反應生成四氟化硅和水；依據化學反應的原子守恒配平寫出化學方程式；
（4）依據轉化關系分析，過程為了制備碳酸鎂，所以操作2氫氧化鈣需要適量，控制溶液pH小于9.4，不能沉淀鎂離子，且使鋁離子和鐵離子全部生成沉淀，判斷沉淀B為氫氧化鋁、氫氧化鐵，得到紅色氧化物，需要加入過量氫氧化鈉溶液溶解氫氧化鋁為偏鋁酸鈉溶液，過濾得到氫氧化鐵沉淀，加熱得到氧化鐵；
（5）操作②是控制溶液PH，使鐵離子和鋁離子沉淀，鎂離子不沉淀，控制溶液pH小于9.4，但不能使氫氧化鋁溶解；
（6）利用水合堿式碳酸鎂[xMgCO₃?yMg（OH）₂?zH₂O]的組成，分析判斷實驗裝置的應用，測定分解產物中的水，二氧化碳，固體質量分別計算得到，加熱分解得到固體為氧化鎂；要求加熱分解環境不含水、二氧化碳；測定裝置不能和空氣相連；依據質量守恒、元素守恒，結合測定質量計算得到x、y、z．

解答：解：（1）蛇紋石由MgO、Fe₂O₃、Al₂O₃、SiO₂組成，其中MgO、Fe₂O₃、Al₂O₃溶于鹽酸生成鹽和水，二氧化硅不和鹽酸反應，判斷沉淀A為 SiO₂，分離固體和溶液的方法用過濾的方法分離，故答案為：過濾；
（2）三價鐵離子的檢驗方法為加入無色溶液硫氰酸鉀，溶液變血紅色證明含有，反應的離子方程式為：Fe³⁺+3SCN^-?Fe（SCN）₃，故答案為：Fe³⁺+3SCN^-?Fe（SCN）₃；
（3）沉淀A判斷為SiO₂；與螢石（CaF₂）在硫酸酸化下可以制備石膏硫酸鈣，可以理解為濃硫酸和氟化鈣反應生成氫氟酸和硫酸鈣，氫氟酸和二氧化硅反應生成四氟化硅和水，反應的化學方程式為：2CaF₂+2H₂SO₄+SiO₂═2CaSO₄+SiF₄↑+2H₂O，故答案為：2CaF₂+2H₂SO₄+SiO₂═2CaSO₄+SiF₄↑+2H₂O；
（4）從沉淀混合物B中制取D，實驗流程為了制備碳酸鎂，所以操作2氫氧化鈣需要適量，控制溶液pH小于9.4，不能沉淀鎂離子，且使鋁離子和鐵離子全部生成沉淀，判斷沉淀B為氫氧化鋁、氫氧化鐵，加熱得到紅色氧化物，判斷氫氧化鐵得到紅色物質推斷為氧化鐵，所以需要加入過量氫氧化鈉溶液溶解氫氧化鋁為偏鋁酸鈉溶液，過濾得到氫氧化鐵沉淀，加熱得到氧化鐵實現，反應的離子方程式為：OH^-+Al（OH）₃═AlO₂^-+2H₂O，故答案為：OH^-+Al（OH）₃═AlO₂^-+2H₂O；
（5）依據轉化關系分析實驗目的，過程為了制備碳酸鎂，所以操作2氫氧化鈣需要適量，控制溶液pH小于9.4，不能沉淀鎂離子，且使鋁離子和鐵離子全部生成沉淀，氫氧化鋁是兩性氫氧化物，所以堿不能過量，所以pH應控制在7-8最合適，故答案為：C；
（6）利用水合堿式碳酸鎂[xMgCO₃?yMg（OH）₂?zH₂O]的組成，分析判斷實驗裝置的應用，測定分解產物中的水，二氧化碳，固體質量分別計算得到，加熱分解得到固體為氧化鎂；要求加熱分解環境不含水、二氧化碳；測定裝置不能和空氣相連；所以裝置連接順序應為：空氣通入氫氧化鈉溶液除去二氧化碳→通過濃硫酸干燥除去水蒸氣→通入加熱分解的玻璃管→通過濃硫酸吸收生成水蒸氣→通過堿石灰干燥管吸收生成的二氧化碳→通過濃硫酸或堿石灰防止空氣中的水蒸氣和二氧化碳進入測定裝置，影響實驗測定；實驗連接順序為：C-→B-→A-→B-→D-→B（或D）；裝置C應盛的試劑是氫氧化鈉溶液；加熱分解得到固體為MgO，二氧化碳是碳酸鎂受熱分解生成的，實驗測得硬質玻璃管中剩余固體8.0g，所以氧化鎂的物質的量=

8.0g

40g/L

=0.2mol/L；共放出6.6gCO₂氣體，二氧化碳物質的量=

6.6g

44g/mol

=0.15mol；推斷碳酸鎂物質的量為0.15mol，質量=0.15mol×84g/mol=12.6g；氫氧化鎂物質的量為0.05mol，質量=0.05mol×58g/mol=2.9g；結晶水的質量為18.2g-12.6g-2.9g=2.7g；物質的量=

2.7g

18g/mol

=0.15mol；則x：y：z=0.15：0.05：0.15=3：1：3，
故答案為：C-→B-→A-→B-→D-→B（或D）；氫氧化鈉溶液；3：1：3．

點評：本題考查了物質分離的流程分析和反應試劑的選擇，注意應用題干條件應用，實驗操作的分析判斷，實驗方案設計，物質結構的計算應用，題目難度較大．