Question

蛇紋石礦可以看做MgO、Fe₂O₃、Al₂O₃、SiO₂組成．由蛇紋石制取堿式碳酸鎂的實驗步驟如圖所示．
（1）蛇紋石加鹽酸溶解后，溶液里除了Mg²⁺外，還含有的金屬離子是______．

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

（2）進行Ⅰ操作時，控制溶液pH=7～8（有關氫氧化物沉淀的pH見上表）Ca（OH）₂不能過量，若Ca（OH）₂過量可能會導致______溶解、______沉淀．
（3）從沉淀混合物A中提取紅色氧化物作顏料，先向沉淀物A中加入______（填入物質的化學式），然后______（依次填寫實驗操作名稱）．
（4）物質循環使用，能節約資源．上述實驗中，可以循環使用的物質是______（填寫物質化學式）．
（5）現設計一個實驗，確定產品aMgCO₃?bMg（OH）₂?cH₂O中a、b、c的值，請完善下列實驗步驟（可用試劑：濃硫酸、堿石灰）：
①樣品稱量　
②高溫分解
③______．
④______．
⑤MgO稱量
（6）18.2g產品完全分解后，產生6.6g CO₂和8.0g MgO，由此可知，產品的化學式中：
a=______，b=______，c=______．

Answer 1

解：
（1）蛇紋石加鹽酸溶解，MgO、Fe₂O₃、Al₂O₃和HCl反應溶解，反應方程式分別為：MgO+2HCl=MgCl₂+H₂O，Fe₂O₃+6HCl=2FeCl₃+3H₂O，Al₂O₃+6HCl=2AlCl₃+3H₂O．而SiO₂不與鹽酸反應，以沉淀的形式除去．故答案為：Fe³⁺、Al³⁺；
（2）由（1）知，此時溶液中除了Mg²⁺外，還含有Fe³⁺、Al³⁺雜質，需除去Fe³⁺、Al³⁺但不能損失Mg²⁺，因Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃+3H⁺和Al³⁺+3H₂O?Al（OH）₃+3H⁺，利用平衡移動的原理，消耗H⁺使上述水解平衡向正反應方向移動，除去Fe³⁺、Al³⁺，加Ca（OH）₂需將溶液的pH控制在7～8，若pH過高，會導致生成的Al（OH）₃發生反應Al（OH）₃+OH-=AlO₂^-+2H₂O溶解，Mg（OH）₂在pH為9.4時開始沉淀，所以堿性增強Mg（OH）₂會沉淀，同時Mg²⁺也因轉化為沉淀而損失．
故答案為：Al（OH）₃　Mg（OH）₂；
（3）從實驗步驟圖知：沉淀混合物為Fe（OH）₃和Al（OH）₃，紅色氧化物是沉淀物Fe（OH）₃分解后得到的Fe₂O₃，所以得先加堿把Al（OH）₃除掉，反應為：Al（OH）₃+NaOH=NaAlO₂+2H₂O，然后過濾洗滌灼燒即可；
故答案為：NaOH或Ca（OH）₂　過濾、洗滌、灼燒；
（4）從實驗步驟圖知：上述實驗中，步驟Ⅱ中通二氧化碳，生成碳酸鈣，碳酸鈣分解可得到二氧化碳，作為第Ⅱ步的原料，堿式碳酸鎂分解得到CO₂，可以循環使用的物質是CaCO₃或CO₂．故答案為：CaCO₃或CO₂；
（5）利用濃硫酸的吸水性干燥③故答案為：用濃硫酸吸收水蒸氣；
利用堿石灰吸收CO₂前后的質量差求二氧化碳質量④故答案為：稱量堿石灰吸收CO₂前后的質量；
（6）m（樣品）=18.2g，m（CO₂）=6.6g，m（MgO）=8.0g，堿式碳酸鎂分解：aMgCO₃?bMg（OH）₂?cH₂O （a+b）MgO+aCO₂↑+（b+c）H₂O↑，根據質量守恒得：m（H₂O）=18.2g-6.6g-8.0g=3.6g，則m（MgO）═0.2mol，n（CO₂）═0.15mol，n（H₂O）═0.2mol，得：a：b：c=0.15：0.05：0.15=3：1：3，故答案為：3，1，3；
分析：（1）蛇紋石礦可以看做MgO、Fe₂O₃、Al₂O₃、SiO₂組成，蛇紋石加鹽酸溶解后，MgO、Fe₂O₃、Al₂O₃和HCl反應溶解，而SiO₂和HCl不反應，不能溶解；
（2）當氫氧化鈣過量時，溶液堿性增強，Al（OH）₃會溶解，從氫氧化物沉淀的pH表中可看出，Mg（OH）₂在pH為9.4時開始沉淀，所以堿性增強Mg（OH）₂會沉淀；
（3）紅色氧化物為Fe₂O₃，應先將其中含有的少量Al（OH）₃除去，除去Al（OH）₃的方法是利用它能溶于強堿的性質；（4）此過程中CO₂是可以重復使用的；
（5）利用濃硫酸的吸水性干燥，再稱量堿石灰吸收CO₂前后的質量；
（6）確定產品aMgCO₃?bMg（OH）₂?cH₂O中a、b、c的值，需要測定的數據是①樣品質量；②MgO質量；③生成CO₂的質量（或體積）；④生成水的質量；
點評：本題主要考查了元素化合物中金屬鋁、鐵的性質，解題時不僅需熟知物質間的反應原理，還需靈活運用于實驗的設計．