Question

16．实验室以一种工业废渣（主要成分为MgCO₃、Mg₂SiO₄和少量Fe、Al的氧化物）为原料制备MgCO₃•3H₂O．实验过程如图1：

（1）酸溶过程中主要反应的热化学方程式为
MgCO₃（S）+2H⁺（aq）═Mg²⁺（aq）+CO₂（g）+H₂O（l）△H=-50.4kJ•mol^-1
Mg₂SiO₄（s）+4H⁺（aq）═2Mg²⁺（aq）+H₂SiO₃（s）+H₂O（l）△H=-225.4kJ•mol^-1
酸溶需加热的目的是加快酸溶速率；所加H₂SO₄不宜过量太多的原因是避免制备MgCO₃时消耗过多的碱．
（2）加入H₂O₂氧化时发生发应的离子方程式为2Fe²⁺+2H⁺+H₂O₂=2Fe³⁺+2H₂O．
（3）用图2所示的实验装置进行萃取分液，以除去溶液中的Fe³⁺．
①实验装置图中仪器A的名称为分液漏斗．
②为使Fe³⁺尽可能多地从水相转移至有机相，采取的操作：向装有水溶液的仪器A中加入一定量的有机萃取剂，充分振荡、静置、分液，并重复多次．
（4）请补充完整由萃取后得到的水溶液制备MgCO₃•3H₂O的实验方案：边搅拌边向溶液中滴加氨水，至5＜pH＜8.5，过滤，边搅拌边向滤液中滴加碳酸钠溶液至有大量沉淀生成，静置，向上层清夜中滴加碳酸钠溶液，若无沉淀生成，过滤、用水洗涤固体2-3次，在50℃下干燥，得到MgCO₃•3H₂O．
[已知该溶液中pH=8.5时Mg（OH）₂开始沉淀；pH=5.0时Al（OH）₃沉淀完全]．

Answer 1

分析 废渣主要成分为MgCO₃、Mg₂SiO₄和少量Fe、Al的氧化物，加入40%的硫酸酸溶，过量后滤液中含有硫酸镁、硫酸亚铁以及硫酸铝，加入H₂O₂氧化亚铁离子，然后加入有机萃取剂萃取Fe³⁺，分液后可除去溶液中的Fe³⁺，分液后水溶液中含有Mg²⁺、Al³⁺，可调节溶液pH至5＜pH＜8.5，可除去Al³⁺，又可防止生成Mg（OH）₂，过滤后在滤液中加入碳酸钠溶液，可生成MgCO₃沉淀，在50℃下干燥，得到MgCO₃•3H₂O．以此解答该题．

解答 解：废渣主要成分为MgCO₃、Mg₂SiO₄和少量Fe、Al的氧化物，加入40%的硫酸酸溶，过量后滤液中含有硫酸镁、硫酸亚铁以及硫酸铝，加入H₂O₂氧化亚铁离子，然后加入有机萃取剂萃取Fe³⁺，分液后可除去溶液中的Fe³⁺，分液后水溶液中含有Mg²⁺、Al³⁺，可调节溶液pH至5＜pH＜8.5，可除去Al³⁺，又可防止生成Mg（OH）₂，过滤后在滤液中加入碳酸钠溶液，可生成MgCO₃沉淀，在50℃下干燥，得到MgCO₃•3H₂O．
（1）加热，温度升高，可增大反应速率，即加快酸溶速率，但加入硫酸不能过多，避免制备MgCO₃时消耗过多的碱而浪费原料，
故答案为：加快酸溶速率；避免制备MgCO₃时消耗过多的碱；
（2）加入H₂O₂溶液与二价铁离子发生氧化还原反应，反应的离子方程式为：2Fe²⁺+2H⁺+H₂O₂=2Fe³⁺+2H₂O，故答案为：2Fe²⁺+2H⁺+H₂O₂=2Fe³⁺+2H₂O；
（3）①由装置图可知仪器A为分液漏斗，用于萃取、分液，故答案为：分液漏斗；
②萃取时，为使溶质尽可能被萃取，应充分振荡，以充分接触而分离，故答案为：充分振荡；
（4）分液后水溶液中含有Mg²⁺、Al³⁺，可调节溶液pH至5＜pH＜8.5，可除去Al³⁺，又可防止生成Mg（OH）₂，过滤后在滤液中加入碳酸钠溶液，可生成MgCO₃沉淀，静置，向上层清夜中滴加碳酸钠溶液，若无沉淀生成，说明已完全反应，过滤后，用水洗涤固体2-3次，在50℃下干燥，得到MgCO₃•3H₂O．
故答案为：至5＜pH＜8.5，过滤，边搅拌边向滤液中滴加碳酸钠溶液至有大量沉淀生成，静置，向上层清夜中滴加碳酸钠溶液，若无沉淀生成．

点评 本题考查物质的制备及混合物分离和提纯，明确流程中的方法和基本操作、发生的化学反应是解答的关键，要求学生具有分析和解决问题的能力，题目有利于培养学生的实验能力，题目难度较大．