Question

蛇纹石可以看作由MgO、Fe₂O₃、Al₂O₃、SiO₂组成．实验室以蛇纹石为原料制取水合碱式碳酸镁，已知：

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

实验步骤如图甲：
请回答下列问题：
（1）操作①的名称

过滤

（2）检验溶液Ⅱ中是否含有Fe³⁺的方程式 （最优方法）

Fe³⁺+3SCN^-=Fe（SCN）₃

（3）沉淀A与萤石（CaF₂）在硫酸酸化下可以制备石膏，写出反应方程式

2CaF₂+2H₂SO₄+SiO₂═2CaSO₄+SiF₄↑+2H₂O

（4）从沉淀混合物B中制取D，应加入一种试剂进行分离，其反应的离子方程式为

OH^-+Al（OH）₃═AlO₂^-+2H₂O

（5）操作②中应控制溶液pH的合理范围是

C

（填序号）．
A．小于1.5B．1.5～3.3 　　 C．7～8　 　　 D．大于9.4
（6）为探究所得的水合碱式碳酸镁[xMgCO₃?yMg（OH）₂?zH₂O]的组成，取样18.2g g于装置A的玻璃管中，请按由左-→右顺序将下列装置连接好（如图乙）（填序号，装置可重复使用）：

C-→B-→A-→B-→D-→B（或D）

，装置C应盛的试剂是

NaOH溶液

． 充分反应后，如果实验测得硬质玻璃管中剩余固体8.0g，共放出6.6gCO₂气体，则x：y：z=

3：1：3

．

Answer 1

分析：（1）蛇纹石可以看作由MgO、Fe₂O₃、Al₂O₃、SiO₂组成，其中MgO、Fe₂O₃、Al₂O₃溶于盐酸生成盐和水，二氧化硅不和盐酸反应，沉淀A为 SiO₂；分离固体和溶液的方法是过滤；
（2）依据流程图分析溶液Ⅰ主要是氯化镁、氯化铝、氯化铁的溶液；加入氢氧化钙得到溶液Ⅱ是否含有三价铁离子的检验方法是加入硫氰酸钾后，溶液变血红色；
（3）沉淀A判断为SiO₂；与萤石（CaF₂）在硫酸酸化下可以制备石膏硫酸钙，可以理解为浓硫酸和氟化钙反应生成氢氟酸和硫酸钙，氢氟酸和二氧化硅反应生成四氟化硅和水；依据化学反应的原子守恒配平写出化学方程式；
（4）依据转化关系分析，过程为了制备碳酸镁，所以操作2氢氧化钙需要适量，控制溶液pH小于9.4，不能沉淀镁离子，且使铝离子和铁离子全部生成沉淀，判断沉淀B为氢氧化铝、氢氧化铁，得到红色氧化物，需要加入过量氢氧化钠溶液溶解氢氧化铝为偏铝酸钠溶液，过滤得到氢氧化铁沉淀，加热得到氧化铁；
（5）操作②是控制溶液PH，使铁离子和铝离子沉淀，镁离子不沉淀，控制溶液pH小于9.4，但不能使氢氧化铝溶解；
（6）利用水合碱式碳酸镁[xMgCO₃?yMg（OH）₂?zH₂O]的组成，分析判断实验装置的应用，测定分解产物中的水，二氧化碳，固体质量分别计算得到，加热分解得到固体为氧化镁；要求加热分解环境不含水、二氧化碳；测定装置不能和空气相连；依据质量守恒、元素守恒，结合测定质量计算得到x、y、z．

解答：解：（1）蛇纹石由MgO、Fe₂O₃、Al₂O₃、SiO₂组成，其中MgO、Fe₂O₃、Al₂O₃溶于盐酸生成盐和水，二氧化硅不和盐酸反应，判断沉淀A为 SiO₂，分离固体和溶液的方法用过滤的方法分离，故答案为：过滤；
（2）三价铁离子的检验方法为加入无色溶液硫氰酸钾，溶液变血红色证明含有，反应的离子方程式为：Fe³⁺+3SCN^-?Fe（SCN）₃，故答案为：Fe³⁺+3SCN^-?Fe（SCN）₃；
（3）沉淀A判断为SiO₂；与萤石（CaF₂）在硫酸酸化下可以制备石膏硫酸钙，可以理解为浓硫酸和氟化钙反应生成氢氟酸和硫酸钙，氢氟酸和二氧化硅反应生成四氟化硅和水，反应的化学方程式为：2CaF₂+2H₂SO₄+SiO₂═2CaSO₄+SiF₄↑+2H₂O，故答案为：2CaF₂+2H₂SO₄+SiO₂═2CaSO₄+SiF₄↑+2H₂O；
（4）从沉淀混合物B中制取D，实验流程为了制备碳酸镁，所以操作2氢氧化钙需要适量，控制溶液pH小于9.4，不能沉淀镁离子，且使铝离子和铁离子全部生成沉淀，判断沉淀B为氢氧化铝、氢氧化铁，加热得到红色氧化物，判断氢氧化铁得到红色物质推断为氧化铁，所以需要加入过量氢氧化钠溶液溶解氢氧化铝为偏铝酸钠溶液，过滤得到氢氧化铁沉淀，加热得到氧化铁实现，反应的离子方程式为：OH^-+Al（OH）₃═AlO₂^-+2H₂O，故答案为：OH^-+Al（OH）₃═AlO₂^-+2H₂O；
（5）依据转化关系分析实验目的，过程为了制备碳酸镁，所以操作2氢氧化钙需要适量，控制溶液pH小于9.4，不能沉淀镁离子，且使铝离子和铁离子全部生成沉淀，氢氧化铝是两性氢氧化物，所以碱不能过量，所以pH应控制在7-8最合适，故答案为：C；
（6）利用水合碱式碳酸镁[xMgCO₃?yMg（OH）₂?zH₂O]的组成，分析判断实验装置的应用，测定分解产物中的水，二氧化碳，固体质量分别计算得到，加热分解得到固体为氧化镁；要求加热分解环境不含水、二氧化碳；测定装置不能和空气相连；所以装置连接顺序应为：空气通入氢氧化钠溶液除去二氧化碳→通过浓硫酸干燥除去水蒸气→通入加热分解的玻璃管→通过浓硫酸吸收生成水蒸气→通过碱石灰干燥管吸收生成的二氧化碳→通过浓硫酸或碱石灰防止空气中的水蒸气和二氧化碳进入测定装置，影响实验测定；实验连接顺序为：C-→B-→A-→B-→D-→B（或D）；装置C应盛的试剂是氢氧化钠溶液；加热分解得到固体为MgO，二氧化碳是碳酸镁受热分解生成的，实验测得硬质玻璃管中剩余固体8.0g，所以氧化镁的物质的量=

8.0g

40g/L

=0.2mol/L；共放出6.6gCO₂气体，二氧化碳物质的量=

6.6g

44g/mol

=0.15mol；推断碳酸镁物质的量为0.15mol，质量=0.15mol×84g/mol=12.6g；氢氧化镁物质的量为0.05mol，质量=0.05mol×58g/mol=2.9g；结晶水的质量为18.2g-12.6g-2.9g=2.7g；物质的量=

2.7g

18g/mol

=0.15mol；则x：y：z=0.15：0.05：0.15=3：1：3，
故答案为：C-→B-→A-→B-→D-→B（或D）；氢氧化钠溶液；3：1：3．

点评：本题考查了物质分离的流程分析和反应试剂的选择，注意应用题干条件应用，实验操作的分析判断，实验方案设计，物质结构的计算应用，题目难度较大．