鹵塊的主要成分是MgCl2,此外還含F(xiàn)e2+、Fe3+和Mn2+等雜質(zhì)離子.以鹵塊為原料按如圖所示流程進(jìn)行生產(chǎn),可制得輕質(zhì)氧化鎂.

查閱資料得下表相關(guān)數(shù)據(jù):
表1:生成氫氧化物沉淀的pH表2:原料價格表
物質(zhì)開始沉淀沉淀完全物質(zhì)價格(元/噸)
Fe(OH)32.73.7a.漂液(含25.2%NaClO)450
Fe(OH)27.6  9.6﹡b.雙氧水(含30%H2O22400
Mn(OH)28.39.8c.燒堿(含98%NaOH)2100
Mg(OH)29.611.1d.純堿(含99.5%Na2CO3600
﹡Fe2+氫氧化物呈絮狀,不易從溶液中除去,必須將它氧化后以Fe(OH)3沉淀形式才能除盡.
若要求產(chǎn)品盡量不含雜質(zhì)且生產(chǎn)成本較低,請根據(jù)上表提供的資料回答:
(1)流程中加入的試劑X、Y、Z最佳選擇依次是表2中的
 
(選填試劑編號).
(2)步驟②發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為
 
;步驟⑤中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程為
 

(3)步驟③控制pH=9.8的目的是
 

(4)若在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行步驟⑥的灼燒實(shí)驗(yàn),必須用到的儀器是鐵三腳、酒精噴燈、
 
和泥三角.
(5)在探究Mg(OH)2溶解性的實(shí)驗(yàn)中,發(fā)現(xiàn)向裝有少量Mg(OH)2濁液的試管中加入適量NH4Cl晶體,充分振蕩后溶液會變澄清,請用化學(xué)平衡的原理解釋濁液變澄清的原因
 
考點(diǎn):物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用,制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)
專題:實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題
分析:為除去Fe2+,先將Fe2+氧化成Fe3+,然后加入NaOH調(diào)節(jié)pH為9.8,然后在濾液中加入純堿將Mg2+從溶液中以MgCO3沉淀出來,然后加熱煮沸可得到Mg(OH)2,灼燒后得到MgO,
(1)依據(jù)圖表數(shù)據(jù)和經(jīng)濟(jì)效益分析加入的試劑的最佳選擇;
(2)次氯酸鈉具有氧化性在酸溶液中氧化亞鐵離子為鐵離子,據(jù)此寫出反應(yīng)的離子方程式;Z為碳酸鈉,則步驟④生成沉淀為碳酸鎂,碳酸鎂在加熱條件下水解生成氫氧化鎂和二氧化碳?xì)怏w;
(3)步驟③的目的在于使除Mg2+以外的各種雜質(zhì)金屬離子都生成氫氧化物沉淀,以便通過過濾而除去;
(4)步驟⑥為灼燒氫氧化鎂制取氧化鎂,應(yīng)在坩堝中進(jìn)行;
(5)氫氧化鎂電離出來的OH-與NH4+結(jié)合生成弱電解質(zhì)NH3?H2O,從而促進(jìn)Mg(OH)2的溶解,據(jù)此分析解答.
解答: 解:(1)步驟②是為了將Fe2+氧化成Fe3+,并在控制合適的pH條件時生成Fe(OH)3沉淀而除之,雖然漂液和H2O2都可采用,但對比表2提供的原料價格可以看出,漂液比H2O2的價格低得多,所以選漂液最合理,故X為漂液;加入Y的目的是調(diào)節(jié)pH,選用氫氧化鈉,故Y為燒堿;加入Z的目的是使鎂離子沉淀,Z為純堿;
故答案為:a、c、d;
(2)流程中加入次氯酸鈉在酸性溶液中會氧化亞鐵離子為鐵離子,反應(yīng)的離子方程式為:2Fe2++ClO-+2H+=2Fe3++Cl-+H2O;
加入的Z物質(zhì)為純堿,所以步驟④生成的沉淀物是MgCO3,所以沉淀物MgCO3在煮沸的情況下發(fā)生水解,生成Mg(OH)2和CO2氣體,反應(yīng)的化學(xué)方程式為:MgCO3+H2O
  △  
.
 
Mg(OH)2↓+CO2↑,
故答案為:2Fe2++ClO-+2H+=Cl-+2Fe3++H2O;MgCO3+H2O
  △  
.
 
Mg(OH)2↓+CO2↑;
(3)步驟③的目的在于使除Mg2+以外的各種雜質(zhì)金屬離子都生成氫氧化物沉淀,以便通過過濾而除去,應(yīng)加入NaOH,如加入純堿,不能達(dá)到較高的PH,分析表1提供的數(shù)據(jù):除去雜質(zhì)離子合理的pH范圍是3.7<pH<9.8,在此范圍內(nèi),如果pH過高,就會有大量的Mg2+生成Mg(OH)2而進(jìn)入沉淀中,從而導(dǎo)致生產(chǎn)成本的提高;為了兼顧產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)成本,選擇pH=9.8最合理,當(dāng)然此時Mg2+也會部分生成Mg(OH)2沉淀,但由于鹵塊價格低廉,這點(diǎn)不可避免的損失還是可以承受的,以此保證產(chǎn)品的純度,
故答案為:使除Mg2+以外的各種雜質(zhì)金屬離子都成為氫氧化物沉淀以便除去;
(4)步驟⑥由氫氧化鎂灼燒制備氧化鎂,應(yīng)該在耐高溫的坩堝中進(jìn)行,故答案為:坩堝;
(5)氫氧化鎂溶液中存在溶解平衡Mg(OH)2?Mg 2++2OH-,Mg(OH)2電離出來的OH-與NH4+結(jié)合生成難電離的弱電解質(zhì)NH3?H2O,氫氧根離子濃度降低,從而使Mg(OH)2的溶解平衡向右移動,促進(jìn)氫氧化鎂溶解,故Mg(OH)2能溶于NH4Cl溶液中,
故答案為:Mg(OH)2(s)?Mg2+ (aq)+2OH-(aq),NH4Cl 電離出的NH4+與OH-結(jié)合成弱電解質(zhì)NH3?H2O,降低了c(OH-),Mg(OH)2溶解平衡向右移動.
點(diǎn)評:本題通過以鹵塊為原料制取輕質(zhì)氧化鎂的工藝流程,考查了物質(zhì)制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì),題目難度中等,注意掌握化學(xué)基本實(shí)驗(yàn)操作方法,明確物質(zhì)制備實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)原則,本題中合理分析制取流程、得出氧化鎂的制備原理為解題的關(guān)鍵,試題綜合性較強(qiáng)、涉及知識點(diǎn)較多,充分考查了學(xué)生的分析、理解能力及化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ?/div>
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

電鍍污泥中含有Cr(OH)3、Al2O3、ZnO、CuO、NiO等物質(zhì),工業(yè)上通過“中溫焙燒-鉀氧化法”回收K2Cr2O7等物質(zhì).

已知:①水浸后溶液中存在K2CrO4、KAlO2、K2ZnO2等物質(zhì);
②除去濾渣2后,溶液中存在如下反應(yīng):2CrO42-+2H+═Cr2O72-+H2O.
(1)水浸后的溶液呈
 
(填“酸”、“堿”、“中”)性.
(2)完成氧化焙燒過程中生成K2CrO4的化學(xué)方程式:
 
Cr(OH)3+
 
 K2CO3+
 
 
 
K2CrO4+
 
CO2+
 

(3)濾渣2的主要成分有Zn(OH)2、
 

(4)“系列操作”中為:繼續(xù)加入H2SO4,
 
冷卻結(jié)晶,過濾.繼續(xù)加入H2SO4目的是
 

(5)工業(yè)上還可以在水浸過濾后的K2CrO4溶液中加入適量H2SO4,用石墨做電極電解生產(chǎn)金屬鉻,寫出生成鉻的電極反應(yīng)方程式:
 

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

有關(guān)甲醛(HCHO)、苯、二氧化碳及水說法不正確的是( 。
A、苯分子中所有原子共平面
B、甲醛、苯和二氧化碳中碳原子均采用sp2雜化
C、苯、二氧化碳是非極性分子,水和甲醛是極性分子
D、水的沸點(diǎn)比甲醛高得多,是因?yàn)樗肿娱g能形成氫鍵,而甲醛分子間不能形成氫鍵

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

Fe2(SO43是一種重要的化工原料,完成下列問題:
(1)Fe2(SO43溶液中不能大量存在的粒子有
 

①Ag+②Cu2+③NO3- ④H+     ⑤Fe(OH)3膠體
(2)Fe2(SO43溶液和Ba(OH)2溶液反應(yīng)的離子方程式為
 

(3)1LFe2(SO43溶液中,m(Fe3+)=a g,則取出0.25L該溶液,c(SO42-)=
 

(4)①某同學(xué)配制了0.05mol?L-1的Fe2(SO43溶液,他用該Fe2(SO43溶液與12g 10%的NaOH溶液恰好完全反應(yīng),則該同學(xué)需取
 
 mLFe2(SO43溶液.
②若該同學(xué)用新配制的Fe2(SO43溶液與含12g 10%的NaOH溶液恰好完全反應(yīng)時,發(fā)現(xiàn)所需體積比①中所求的體積偏小,則可能的原因是
 

A.配制溶液時,未洗滌燒杯
B.配制溶液時,未冷卻至室溫,立即配制完
C.配制溶液時,俯視容量瓶刻度線
D.加水時超過刻度線,用膠頭滴管吸出.

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

實(shí)驗(yàn)室采用MgCl2、AlCl3的混合溶液與過量氨水反應(yīng)制備MgAl2O4,主要流程如圖所示.

(1)為使Mg2+、Al3+ 同時生成沉淀,應(yīng)先向沉淀反應(yīng)器中加入
 
 (填A(yù)或B),再滴加另一反應(yīng)物.
(2)判斷流程中沉淀是否洗凈所用的試劑是
 
,高溫焙燒時,用于盛放固體的儀器名稱是
 

(3)無水AlCl3(183℃升華)遇潮濕空氣即產(chǎn)生大量白霧,實(shí)驗(yàn)室可用如圖所示裝置制備.

裝置A中有一處錯誤是
 
,裝置D和E之間應(yīng)作何改進(jìn)更有利于實(shí)驗(yàn)進(jìn)行
 
,裝置B中盛放飽和NaCl溶液,該裝置的主要作用是
 
,F(xiàn)中試劑的作用是
 
.用一件儀器裝填適當(dāng)試劑后也可起到F和G的作用,所裝的試劑為
 

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

樂樂為探究新制飽和氯水成分做了如下實(shí)驗(yàn),他根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出的結(jié)論不正確的是( 。
A、氯水的顏色呈淺黃綠色,說明氯水中含有Cl2
B、向氯水中滴加硝酸酸化的AgNO3溶液,產(chǎn)生白色沉淀,說明氯水中含有Cl-
C、向氯水中加入紫色石蕊試液,先變紅后褪色,說明氯水中含有H+及HClO
D、向FeCl2溶液中滴加氯水,溶液顏色變成棕黃色,說明氯水中只含有HClO

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

用98%的濃硫酸(其密度為1.84g/cm3)配制100mL1.0mol?L-1稀硫酸,若實(shí)驗(yàn)儀器有:量筒、燒杯、玻璃棒、膠頭滴管  
(1)需量取濃硫酸的體積為
 
mL.
(2)實(shí)驗(yàn)時需用的儀器還有
 

(3)配制過程中,下列情況會使配制結(jié)果偏高的是
 
(填序號)
①定容時俯視刻度線觀察液面          
②容量瓶使用時未干燥
③定容后經(jīng)振蕩、搖勻、靜置,發(fā)現(xiàn)液面低于刻度線,再加蒸餾水補(bǔ)至刻度線
④移液后未洗滌燒杯和玻璃棒.

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

下列儀器中不能加熱的是( 。
A、坩堝B、試管C、燒杯D、容量瓶

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

X、Y、Z、W是原子序數(shù)依次增大的前四周期常見的元素,其相關(guān)信息如下表:
元素相關(guān)信息
XX的基態(tài)原子L層電子數(shù)是K層電子數(shù)的2倍
YY是地殼中含量最高的元素
ZZ的基態(tài)原子最外層電子排布式為3s23p1
WW有多種化合價,其白色氫氧化物在空氣中會迅速變成灰綠色,最后變成紅褐色
(1)W位于元素周期表第
 
周期第
 
族,其基態(tài)原子最外層有
 
個電子.
(2)X的電負(fù)性比Y的
 
(填“大”或“小”);X和Y的氣態(tài)氫化物中,較穩(wěn)定的是
 
(寫化學(xué)式).
(3)Z元素形成簡單離子的離子結(jié)構(gòu)示意圖
 

(4)XY2由固態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)所需克服的微粒間作用力是
 
;氫元素、X、Y的原子可共同形成多種分子,寫出其中一種能形成同種分子間氫鍵的物質(zhì)名稱
 

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