Question

纳米氧化镁具有特殊的热、光、电、力学和化学等性能，有广泛的应用前景。下图是利用海水制盐的副产品制备纳米氧化镁的流程图。

（1）操作I包括蒸发结晶、____________。

（2）操作I后得到的母液中镁离子浓度为1.8×10^－3 mol·L^－1，要使镁离子产生沉淀，溶液的pH最低应为_____________。(已知：K_sp[Mg(OH)₂]= 1.8×10^－11)

（3）反应I中CO(NH₂)₂与H₂O反应生成CO₂和NH₃·H₂O，还发生另一主要化学反应的离子方程式为______________________________。

（4）某科研小组研究反应I在378K～398K时的反应时问、反应物的物质的量配比等因素对制备纳米氧化镁产率的影响。请完成以下实验设计表：

实验 编号	T/K	反应 时间/h	反应物的物质的量配比 n[CO(NH2)2]∶n[MgCl2•6H2O]	实验目的
①	378	3	3∶1	(I)实验①和③探究探究反应物的物质的量配比对产率的影响； (II)实验②和④探究         ； (III)实验②和   探究反应时间对产 率的影响。
②	378	4	4∶1
③	378	3
④	398	4	4∶1

 

（5）下图为反应的温度对纳米MgO产率的影响。请归纳出温度对纳米MgO产率的影响规律________________________________。

 

 

Answer 1

【答案】

（16分）

（1）过滤（2分）（写趁热过滤1分）

（2）10（3分）

（3）Mg²⁺+2NH₃·H₂O=Mg(OH)₂↓ + 2NH₄⁺  （3分）

（4）③4∶1 （2分）  （II）温度对产率的影响（2分） （III）③（1分）

（5）其他条件相同时，在376K~411K，纳米MgO的产率随温度升高而升高，之后纳米MgO的产率随温度升高而降低（或其他条件相同时，纳米MgO的产率随温度的升高先升高后降低，或396K左右纳米MgO产率最高）（3分）

【解析】

试题分析：（1）较高温度时NaCl等溶解度小于MgCl₂等物质，联系海水晒盐推断，操作I包括蒸发结晶、过滤，滤渣主要成分是粗盐，滤液主要成分是MgCl₂等；（2）由于Mg(OH)₂(s)Mg²⁺+2OH^－，K_sp[Mg(OH)₂]=c(Mg²⁺)•c²(OH^－)，则c²(OH^－)=，c(OH^－)==mol/L=1.0×10^－4 mol/L；由于K_w= c(H⁺)•c(OH^－)，则c(H⁺)== mol/L=1.0×10^－10 mol/L；由于pH=—lg c(H⁺)=10，则使镁离子开始沉淀的pH最小为10；（3）可溶性镁盐溶液与氨水反应可以制取氢氧化镁，该反应为Mg²⁺+2NH₃·H₂O=Mg(OH)₂↓ + 2NH₄⁺  ；（4）（I）实验①和③探究探究反应物的物质的量配比对产率的影响，则实验①和③中其它条件都相同，只有反应物的物质的量配比不同，①中反应物的物质的量配比为3∶1，③中反应物的物质的量配比为4∶1；（II）实验②和④的其它条件相同，只有反应温度分别是378K、398K，则这组实验的目的是探究温度对产率的影响；（III）实验①和②的其它条件都相同，只有反应时间分别为3h、4h，因此该组实验的密度是探究反应时间对产率的影响；（5）读图，横坐标表示反应温度，纵坐标表示纳米MgO产率，在其它条件相同或不变时，在378K～411K之间，纳米MgO的产率随温度升高而升高，之后纳米MgO的产率随温度升高而降低（或其他条件相同时，纳米MgO的产率随温度的升高先升高后降低，或396K左右纳米MgO产率最高）。

考点：考查有关物质制备的化学工艺流程，涉及混合物分离提纯的操作方法、溶度积、水的离子积、溶液的pH、离子方程式、设计探究实验方案、根据图像规律温度对产率的影响规律等。