Question

【题目】高纯度的氢氧化镁广泛应用于医药、电力等领域。镁硅酸盐矿石可用于生产氢氧化镁，简要工艺流程如图所示。

已知：①溶液I中除MgSO4外，还含有少量Fe3＋、Al3+、Fe2＋等离子；

②几种金属阳离子的氢氧化物沉淀时的pH如下表所示：

	Fe3+	A13+	Fe2+	Mg2+
开始沉淀时	1.5	3.3	6.5	9.4
沉淀完全时	3.7	5.2	9.7	12.4

（1）镁硅酸盐矿石中有一种俗称茧青石，化学式为Mg2Al4Si5018，它的氧化物形式为________。

（2）如何检验溶液I中的Fe2+?____________。

（3）向溶液I中加入X试剂的作用是________，加入的两种试剂的先后顺序是_______（填化学式）。

（4）从溶液I中得到沉淀的合理pH为________（填序号）。

A. 3.3 B. 3.7 C. 5.8 D.9.5

（5）加入H2O2溶液反应的离子方程式是__________。

（6）如图是溶液II充分反应时，Mg2+的转化率随温度T的变化示意图。

①向溶液II中加入氨水反应的离子方程式是____________。

②T1前Mg2+转化率增大的原因是___________； T1后Mg2+转化率下降的原因是__________（用化学方程式和文字表示）。

Answer 1

【答案】 2MgO·2Al2O3·5SiO2 取少量溶液I，滴加酸性KMnO4溶液，若溶液紫红色褪去，则证明含有Fe2+ 调节溶液pH，使Fe3+、 Al3+沉淀除去 H2O2、MgO/Mg(OH)2/MgCO3 C 2Fe2+ +H2O2 +2H+ =2Fe3+ +2H2O Mg2+ +2NH3·H2OMg(OH)2↓+2NH 镁离子与氨水反应是吸热反应，升高温度，平衡右移，Mg2+转化率增大 温度过高，氨水分解，NH3·H2ONH3↑+H2O，c(NH3·H2O)降低，平衡正移程度减小，Mg2+转化率减小

【解析】溶液I中除MgSO4外，还含有少量Fe3＋、Al3+、Fe2＋等离子，根据题中提供的各种金属离子沉淀的pH值可知，加入双氧水可以将亚铁离子氧化成铁离子，再加入试剂X主要作用是调节溶液pH值，使铁离子、铝离子沉淀，可以加氧化镁或氢氧化镁等，过滤后在滤液中加入氨水使溶液中镁离子沉淀，得氢氧化镁沉淀，由于要通过使铁离子沉淀的方法除去铁，所以要先氧化再沉淀，根据Mg2+转化率随温度t的变化示意图可知，由于氨水与镁离子反应生成氢氧化镁的反应是吸热反应，所以升高温度，镁离子的转化率增大，但随着温度的升高，氨气在水中的溶解度减小，氨水的浓度减小，会导致Mg2+转化率减小，则

（1）镁硅酸盐矿石中有一种俗称茧青石，根据硅酸盐的化学式为Mg2Al4Si5O18可知它的氧化物形式为2MgO·2Al2O3·5SiO2。（2）亚铁离子具有还原性，检验溶液I中的Fe2+的实验操作是：取少量溶液I，滴加酸性KMnO4溶液，若溶液紫红色褪去，则证明含有Fe2+。（3）根据以上分析可知向溶液I中加入X试剂的作用是调节溶液pH，使Fe3+、 Al3+沉淀除去。由于首先要氧化亚铁离子，则加入的两种试剂的先后顺序是H2O2、MgO/Mg(OH)2/MgCO3。（4）根据表中数据可知pH的范围是5.2＜pH＜9.4，则从溶液I中得到沉淀的合理pH为5.8，答案选C。（5）根据以上分析可知加入H2O2溶液反应的离子方程式是2Fe2+ +H2O2 +2H+ =2Fe3+ +2H2O。（6）①向溶液Ⅱ中加入氨水与镁离子反应生成氢氧化镁沉淀，反应的离子方程式是 Mg2++2NH3H2O=Mg（OH）2↓+2NH4+；②根据上面的分析可知，t1前Mg2+转化率增大的原因是 升高温度，Mg2+转化率增大，平衡右移，反应是吸热反应；t1后Mg2+转化率下降的原因是氨气在水中的溶解度减小，氨水的浓度减小，反应的方程式为NH3·H2ONH3↑+H2O。