Question

2．納米氧化鎂具有特殊的熱、光、電、力學(xué)和化學(xué)等性能，有廣泛的應(yīng)用前景．如圖是利用海水制鹽的副產(chǎn)品制備納米氧化鎂的流程圖．

（1）操作I包括蒸發(fā)結(jié)晶、過濾．
（2）操作I后得到的母液中鎂離子濃度為1.8×10^-3 mol•L^-1，要使鎂離子產(chǎn)生沉淀，溶液的pH最低應(yīng)為10．（已知：Ksp[Mg（OH）₂]=1.8×10^-11）
（3）反應(yīng)I中CO（NH₂）₂與H₂0反應(yīng)生成C0₂和NH₃•H₂0，還發(fā)生另一主要化學(xué)反應(yīng)的離子方程式為Mg²⁺+2NH₃•H₂0=Mg（OH）₂↓+2NH₄⁺．
（4）某科研小組研究反應(yīng)I在378K～398K時的反應(yīng)時問、反應(yīng)物的物質(zhì)的量配比等因素對制備納米氧化鎂產(chǎn)率的影響．請完成以下實驗設(shè)計表：

實驗編號	T/K	反應(yīng)時間/h	反應(yīng)物的物質(zhì)的量配比n[CO（NH2）2]：n[MgCl2.6H2O]	實驗?zāi)康?/TD>
①	378	3	3：1	（I）實驗①和③探究反應(yīng)物的物質(zhì)的量配比對產(chǎn)率的影響 （II）實驗②和④探究溫度對產(chǎn)率的影響 （III）實驗②和③探究反應(yīng)時間對產(chǎn)率的影響
②	378	4	4：1
③	378	3
④	398	4	4：1

（5）如圖為反應(yīng)的溫度對納米MgO產(chǎn)率的影響．請歸納出溫度對納米MgO產(chǎn)率的影響規(guī)律其他條件相同時，在378K～398K，納米MgO的產(chǎn)率隨溫度升高而升高，之后納米MgO的產(chǎn)率隨溫度升高而降低．（或其他條件相同時，納米MgO的產(chǎn)率隨溫度的升高先升高后降低）．

Answer 1

分析 利用海水制鹽的副產(chǎn)品制備納米氧化鎂的流程：海水曬鹽，過濾得到粗鹽、母液，母液中含有氯化鎂，加入尿素，反應(yīng)I中CO（NH₂）₂與H₂0反應(yīng)生成C0₂和NH₃•H₂0，Mg²⁺+2NH₃•H₂0=Mg（OH）₂↓+2NH₄⁺，過濾得到Mg（OH）₂沉淀，煅燒Mg（OH）₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$MgO+H₂0，得到氧化鎂．
（1）分離固體和液體常用過濾的方法；
（2）結(jié)合K_sp[Mg（OH）₂]=c（Mg²⁺）•c²（OH^-）=1.8×10^-11計算c（OH^-），再利用Kw=c（H⁺）•c²（OH^-）計算c（H⁺），最后根據(jù)pH=-lgc（H⁺）計算；
（3）由工藝流程轉(zhuǎn)化關(guān)系可知，反應(yīng)I中的目的是制備Mg（OH）₂，所以反應(yīng)I中還發(fā)生Mg²⁺與氨水反應(yīng)生成Mg （OH）₂與NH₄⁺；
（4）實驗根據(jù)控制變量法進(jìn)行對比試驗，研究溫度、反應(yīng)時間、反應(yīng)物配比對氧化鎂產(chǎn)率，分析對比實驗的變量不同進(jìn)行解答；
（5）由圖表中數(shù)據(jù)可知，在378K～398K，納米MgO的產(chǎn)率隨溫度升高而升高，在393K之后納米MgO的產(chǎn)率隨溫度升高而降低．

解答 解：（1）粗鹽含有雜質(zhì)，海水曬鹽，過濾得到粗鹽、母液，
故答案為：過濾；
（2）由于K_sp[Mg（OH）₂]=c（Mg²⁺）•c²（OH^-）=1.8×10^-11，當(dāng)溶液中c（Mg²⁺）=10^-3mol•L^-1，開始沉淀需要OH^-濃度為c（OH^-）=$\sqrt{\frac{1.8×1{0}^{-11}}{1.8×1{0}^{-3}}}$=10^-4 mol•L^-1，所以c（H⁺）=$\frac{1{0}^{-14}}{1{0}^{-4}}$=10^-10mol•L^-1，pH=-lgc（H⁺）=-log10^-10=10．
故答案為；10；
（3）由工藝流程轉(zhuǎn)化關(guān)系可知，加入尿素，反應(yīng)I中CO（NH₂）₂與H₂0反應(yīng)生成C0₂和NH₃•H₂0，反應(yīng)I中的目的是制備Mg（OH）₂，所以反應(yīng)I中還發(fā)生Mg²⁺與氨水反應(yīng)生成Mg （OH）₂與NH₄⁺，反應(yīng)離子方程式為Mg²⁺+2NH₃•H₂O=Mg （OH）₂↓+2NH₄⁺，
故答案為：Mg²⁺+2NH₃•H₂O=Mg （OH）₂↓+2NH₄⁺；
（4）實驗根據(jù)控制變量法進(jìn)行對比試驗，研究溫度、反應(yīng)時間、反應(yīng)物配比對氧化鎂產(chǎn)率影響．
（Ⅰ）實驗①和③，溫度相同，反應(yīng)時間相同，應(yīng)研究反應(yīng)物配比對氧化鎂產(chǎn)率的影響，③中反應(yīng)物配比應(yīng)為4：1；
（Ⅱ）實驗②和④，反應(yīng)時間相同，反應(yīng)物配比相同，溫度不同，應(yīng)是探究溫度對產(chǎn)率的影響；
（Ⅲ）③中反應(yīng)物配比應(yīng)為4：1，實驗②和③，溫度相同、反應(yīng)物配比相同，反應(yīng)時間不同，探究反應(yīng)時間對產(chǎn)率的影響；
故答案為：

實驗 編號	T/K	反應(yīng) 時間/h	反應(yīng)物的物質(zhì)的量配比 n[CO（NH2）2]：n[MgCl2•6H2O]	實驗?zāi)康?/TD>
①				（Ⅰ）反應(yīng)物的物質(zhì)的量配比對產(chǎn)率的影響； （Ⅱ）溫度對產(chǎn)率的影響； （Ⅲ）③
②
③			4：1
④

（5）由圖表中數(shù)據(jù)可知，其他條件相同時，在378K～398K，納米MgO的產(chǎn)率隨溫度升高而升高，之后納米MgO的產(chǎn)率隨溫度升高而降低（或其他條件相同時，納米MgO的產(chǎn)率隨溫度的升高先升高后降低），
故答案為：其他條件相同時，在378K～398K，納米MgO的產(chǎn)率隨溫度升高而升高，之后納米MgO的產(chǎn)率隨溫度升高而降低（或其他條件相同時，納米MgO的產(chǎn)率隨溫度的升高先升高后降低）．

點評 本題考查溶度積計算、鹽類水解、對工藝流程的理解與條件的控制、對實驗數(shù)據(jù)圖象的分析、移動題目獲取信息能力等，題目難度中等，需要學(xué)生具備扎實的基礎(chǔ)與綜合運用知識分析問題、解決問題能力．