Question

1．蛇紋石可以看作由MgO、Fe₂O₃、Al₂O₃、SiO₂組成．實驗室以蛇紋石為原料制取水合堿式碳酸鎂，已知：

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

實驗步驟如圖甲，請回答下列問題：
（1）實驗室完成操作①所用到的玻璃儀器有玻璃棒、漏斗、燒杯．
（2）檢驗溶液Ⅱ中是否含有Fe³⁺的操作與結論是取少量溶液Ⅱ于試管中，加入KSCN溶液，若無明顯現(xiàn)象，說明溶液Ⅱ不含F(xiàn)e³⁺；若溶液變紅色，說明溶液Ⅱ含有Fe³⁺
（3）從沉淀混合物B中制取D，應加入一種試劑進行分離，其反應的離子方程式為OH^-+Al（OH）₃═AlO₂^-+2H₂O，再進行過濾、洗滌、加熱（依次填寫實驗操作名稱）．
（4）操作②中應控制溶液pH的合理范圍是C（填序號）．
A．小于1.5  B．1.5～3.3  C．7～8   D．大于9.4
（5）為探究所得的水合堿式碳酸鎂[xMgCO₃•yMg（OH）₂•zH₂O]的組成，取樣7.28g于裝置A的玻璃管中，請按由左-→右順序將如圖乙裝置連接好（填序號，裝置可重復使用）C-→B-→A-→B-→D-→B（或D），裝置C應盛的試劑是氫氧化鈉溶液．充分反應后，如果實驗測得硬質玻璃管中剩余固體3.2g，共放出2.64g CO₂氣體，則x：y：z=3：1：3．

Answer 1

分析 （1）蛇紋石可以看作由MgO、Fe₂O₃、Al₂O₃、SiO₂組成，其中MgO、Fe₂O₃、Al₂O₃溶于鹽酸生成鹽和水，二氧化硅不和鹽酸反應，沉淀A為SiO₂，分離固體和溶液的方法是過濾；
（2）Fe³⁺離子的檢驗方法是：取少量溶液Ⅱ，加入硫氰酸鉀后，觀察溶液是否變血紅色；
（3）依據(jù)轉化關系分析，過程為了制備水合堿式碳酸鎂，所以操作②氫氧化鈣需要適量，控制溶液pH小于9.4，不能沉淀鎂離子，且使鋁離子和鐵離子全部生成沉淀，判斷沉淀B為氫氧化鋁、氫氧化鐵，得到紅色氧化物，需要加入過量氫氧化鈉溶液溶解氫氧化鋁為偏鋁酸鈉溶液，過濾得到氫氧化鐵沉淀，洗滌后再加熱得到氧化鐵；
（4）操作②是控制溶液PH，使鐵離子和鋁離子沉淀，鎂離子不沉淀，控制溶液pH小于9.4，但不能使氫氧化鋁溶解；
（5）利用水合堿式碳酸鎂[xMgCO₃•yMg（OH）₂•zH₂O]的組成，分析判斷實驗裝置的應用，測定分解產(chǎn)物中的水，二氧化碳，固體質量分別計算得到，加熱分解得到固體為氧化鎂；要求加熱分解環(huán)境不含水、二氧化碳；測定裝置不能和空氣相連；依據(jù)質量守恒、元素守恒，結合測定質量計算得到x、y、z．

解答 解：（1）蛇紋石由MgO、Fe₂O₃、Al₂O₃、SiO₂組成，其中MgO、Fe₂O₃、Al₂O₃溶于鹽酸生成鹽和水，二氧化硅不和鹽酸反應，沉淀A為 SiO₂，分離固體和溶液用過濾的方法，過濾所用玻璃儀器為：玻璃棒、漏斗、燒杯，
故答案為：玻璃棒、漏斗、燒杯；
（2）取少量溶液Ⅱ于試管中，加入KSCN溶液，若無明顯現(xiàn)象，說明溶液Ⅱ不含F(xiàn)e³⁺；若溶液變紅色，說明溶液Ⅱ含有Fe³⁺，
故答案為：取少量溶液Ⅱ于試管中，加入KSCN溶液，若無明顯現(xiàn)象，說明溶液Ⅱ不含F(xiàn)e³⁺；若溶液變紅色，說明溶液Ⅱ含有Fe³⁺；
（3）從沉淀混合物B中制取D，實驗流程為了制備碳酸鎂，所以操作2氫氧化鈣需要適量，控制溶液pH小于9.4，不能沉淀鎂離子，且使鋁離子和鐵離子全部生成沉淀，判斷沉淀B為氫氧化鋁、氫氧化鐵，加熱得到紅色氧化物，判斷氫氧化鐵得到紅色物質推斷為氧化鐵，所以需要加入過量氫氧化鈉溶液溶解氫氧化鋁為偏鋁酸鈉溶液，反應的離子方程式為：OH^-+Al（OH）₃═AlO₂^-+2H₂O，過濾得到氫氧化鐵沉淀，洗滌后再加熱得到氧化鐵，
故答案為：OH^-+Al（OH）₃═AlO₂^-+2H₂O；過濾、洗滌、加熱；
（4）依據(jù)轉化關系分析實驗目的，過程為了制備碳酸鎂，所以操作②氫氧化鈣需要適量，控制溶液pH小于9.4，不能沉淀鎂離子，且使鋁離子和鐵離子全部生成沉淀，氫氧化鋁是兩性氫氧化物，所以堿不能過量，所以pH應控制在7-8最合適，
故答案為：C；
（5）利用水合堿式碳酸鎂[xMgCO₃•yMg（OH）₂•zH₂O]的組成，分析判斷實驗裝置的應用，測定分解產(chǎn)物中的水，二氧化碳，固體質量分別計算得到，加熱分解得到固體為氧化鎂；要求加熱分解環(huán)境不含水、二氧化碳；測定裝置不能和空氣相連；所以裝置連接順序應為：空氣通入氫氧化鈉溶液除去二氧化碳→通過濃硫酸干燥除去水蒸氣→通入加熱分解的玻璃管→通過濃硫酸吸收生成水蒸氣→通過堿石灰干燥管吸收生成的二氧化碳→通過濃硫酸或堿石灰防止空氣中的水蒸氣和二氧化碳進入測定裝置，影響實驗測定；實驗連接順序為：C-→B-→A-→B-→D-→B（或D）；裝置C應盛的試劑是氫氧化鈉溶液；加熱分解得到固體為MgO，二氧化碳是碳酸鎂受熱分解生成的，實驗測得硬質玻璃管中剩余固體3.2g，所以氧化鎂的物質的量=$\frac{3.2g}{40g/mol}$=0.08mol/L；共放出2.64g CO₂氣體，二氧化碳物質的量=$\frac{2.64g}{44g/mol}$=0.06mol；推斷碳酸鎂物質的量為0.06mol，質量=0.06mol×84g/mol=5.04g；氫氧化鎂物質的量為0.08mol/L-0.06mol=0.02mol，質量=0.02mol×58g/mol=1.16g；結晶水的質量為7.28g-5.04g-1.16g=1.08g；物質的量=$\frac{1.08g}{18g/mol}$=0.06mol；則x：y：z=0.06：0.02：0.06=3：1：3，
故答案為：C-→B-→A-→B-→D-→B（或D）；氫氧化鈉溶液；3：1：3．

點評 本題考查對工藝流程的理解、物質分離提純、實驗條件的控制、離子檢驗與實驗方案設計等，題目較為綜合，需要學生具備扎實的基礎，是對學生總能力的考查，題目難度中等．