Question

蛇纹石可用于生产氢氧化镁，简要工艺流程如下：
Ⅰ．制取粗硫酸镁：用酸液浸泡蛇纹石矿粉，过滤；并在常温常压下结晶，制得粗硫酸镁（其中常含有少量Fe³⁺、Al³⁺、Fe²⁺等杂质离子）．
Ⅱ．提纯粗硫酸镁：将粗硫酸镁在酸性条件下溶解，加入适量的0.1mol/L H₂O₂溶液，再调节溶液pH至7～8，并分离提纯．
Ⅲ．制取氢氧化镁：向步骤II所得溶液中加入过量氨水．
已知：金属离子氢氧化物沉淀所需pH

	Fe3+	Al3+	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

请回答：
（1）步骤II中，可用于调节溶液pH至7～8的最佳试剂是

 

（填字母序号）．
A．MgO           B．Na₂CO₃           C．蒸馏水
（2）工业上，常通过测定使铁氰化钾（K₃[Fe（CN）₆]）溶液不变色所需 H₂O₂溶液的量来确定粗硫酸镁中Fe²⁺的含量．已知，测定123g粗硫酸镁样品所消耗的0.1mol/LH₂O₂溶液的体积如下表所示．

	平行测定数据				平均值
实验编号	1	2	3	4
消耗 H2O2溶液的体积/mL	0.32	0.30	0.30	0.32	0.31

①Fe²⁺与H₂O₂溶液反应的离子方程式为

 

．
②根据该表数据，可计算出123g粗硫酸镁样品中含Fe²⁺

 

mol．
（3）工业上常以Mg²⁺的转化率为考察指标，确定步骤Ⅲ制备氢氧化镁工艺过程的适宜条件．其中，反应温度与Mg²⁺转化率的关系如图所示．
①步骤Ⅲ中制备氢氧化镁反应的离子方程式为

 

．
②根据图中所示50℃前温度与Mg²⁺转化率之间的关系，可判断此反应是

 

（填“吸热”或“放热”）反应．
③图中，温度升高至50℃以上Mg²⁺转化率下降的可能原因是

 

．
④Ksp表示沉淀溶解平衡的平衡常数．已知：
Mg（OH）₂（s）?Mg²⁺（aq）+2OH^-（aq）      K_sp=c（Mg²⁺）?c²（OH^-）=5.6×10^-12
Ca（OH）₂（s）?Ca²⁺（aq）+2OH^-（aq）      K_sp=c（Ca²⁺）?c²（OH^-）=4.7×10^-6
若用石灰乳替代氨水，

 

（填“能”或“不能”）制得氢氧化镁，理由是

 

．

Answer 1

分析：（1）步骤II中，可用于调节溶液pH至7～8的目的是和酸反应提高溶液pH，使Fe³⁺、Al³⁺等杂质离子沉淀分离除去，试剂不能引入新的杂质分析；
（2）①Fe²⁺与H₂O₂溶液反应，亚铁离子被过氧化氢氧化为三价铁离子便于完全沉淀，过氧化氢被还原为水，依据氧化还原反应的电荷守恒和电子守恒书写离子方程式；
②根据n=c×v结合2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺═2Fe³⁺+2H₂O进行计算即可解答；
（3）①步骤III中制备氢氧化镁反应的离子方程式是氨水沉淀镁离子，注意一水合氨是弱电解质；
②根据图中所示50℃前温度与Mg²⁺转化率之间 的关系是随温度升高镁离子转化率增大，反应是吸热反应；
③温度升高至50℃以上Mg²⁺转化率下降的可能原因是温度过高时，氨水受热分解，浓度降低，Mg²⁺转化率下降；
④依据沉淀转化是想更难溶的方向进行分析判断；

解答：解：（1）步骤II中，可用于调节溶液pH至7～8的目的是和酸反应提高溶液pH，使Fe³⁺、Al³⁺等杂质离子沉淀分离除去，
A．加入氧化镁和酸反应能提高溶液PH，生成镁离子，不加入杂质离子，故A正确；
B．加入碳酸钠能调节溶液PH但假如了钠离子，引入杂质，故B错误；
C．蒸馏水对提高溶液pH不好，故C错误；
故答案为：A；
（2）①Fe²⁺与H₂O₂溶液反应，亚铁离子被过氧化氢氧化为三价铁离子便于完全沉淀，过氧化氢被还原为水，反应的离子方程式为：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺═2Fe³⁺+2H₂O，
故答案为：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺═2Fe³⁺+2H₂O；
②123g粗硫酸镁样品所消耗的0.1mol/LH₂O₂溶液的体积平均值为0.31mL，
根据n=c×v，n（H₂O₂）=c×v=0.1mol/L×0.31×10^-3L=3.1×10^-5mol，
根据2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺═2Fe³⁺+2H₂O，n（Fe²⁺）=2n（H₂O₂）=6.2×10^-5mol，
所以123g粗硫酸镁样品中含Fe²⁺为6.2×10^-5mol，
故答案为：6.2×10^-5；
（3）①氨水沉淀镁离子生成氢氧化镁沉淀，反应的离子方程式为：Mg²⁺+2NH₃?H₂O═Mg（OH）₂↓+2NH₄⁺，
故答案为：Mg²⁺+2NH₃?H₂O═Mg（OH）₂↓+2NH₄⁺；
②根据图中所示50℃前温度与Mg²⁺转化率之间 的关系是随温度升高镁离子转化率增大，反应是吸热反应，
故答案为：吸热；
③图中，温度升高至50℃以上Mg²⁺转化率下降的可能原因是温度过高时，氨水受热分解，浓度降低，Mg²⁺转化率下降，
故答案为：温度过高时，氨水受热分解，浓度降低，Mg²⁺转化率下降；
④依据氢氧化钙和氢氧化镁阴阳离子比相同，可以用溶度积常数比较溶解性强弱，氢氧化钙溶解性大于氢氧化镁，溶液中加入石灰乳可以实现沉淀转化，生成氢氧化镁分离出来；
故答案为：能；Mg（OH）₂的溶解度小于Ca（OH）₂，可发生沉淀的转化；

点评：本题主要考查了制备氢氧化镁实验方案，读懂工艺流程图，掌握难溶物沉淀溶解平衡的分析判断，离子方程式的书写，沉淀转化的原理应用等知识是解答的关键，题目难度中等．