Question

江蘇省東海縣礦產(chǎn)豐富，除了水晶制品名揚(yáng)天下外，蛭石、蛇紋石等礦石儲(chǔ)量大，品位高，其相關(guān)的耐火、保溫隔熱材料（主要成分為MgO、Al₂O₃）工業(yè)也較發(fā)達(dá)．
某中學(xué)化學(xué)探究小組通過查閱相關(guān)資料，對(duì)蛭石的組成進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)探究．
I、相關(guān)資料：①蛭石的成分可看成是由MgO、Fe₂O₃、Al₂O₃、SiO₂組成
②氫氧化物開始沉淀及沉淀完全時(shí)的pH

氫氧化物	Fe（OH）3	Mg（OH）2	Al（OH）3
沉淀的pH范圍	1.5-4.1	9.4-12.4	3.3-5.2

Ⅱ、相關(guān)實(shí)驗(yàn)：

Ⅲ、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：
①礦石樣品質(zhì)量為：8.22g　　 ②每次轉(zhuǎn)化所得固體成分只有一種
請(qǐng)你根據(jù)以上內(nèi)容和中學(xué)化學(xué)知識(shí)回答以下問題
（1）寫出由D制一種紅色顏料的化學(xué)方程式：______
（2）工業(yè)上的耐火材料通常由F及濾液E進(jìn)一步轉(zhuǎn)化而成，請(qǐng)你分析濾液E中可能含有成分，設(shè)計(jì)一個(gè)從濾液E制取耐火材料的實(shí)驗(yàn)方法：______
（3）濾液B和NaOH溶液反應(yīng)時(shí)，應(yīng)控制溶液的pH在7-8之間，這是因?yàn)椋篲_____
（4）通過計(jì)算，寫出用氧化物的形式表示蛭石組成的化學(xué)式______．

Answer 1

解：蛭石的成分可看成是由MgO、Fe₂O₃、Al₂O₃、SiO₂，每次轉(zhuǎn)化所得固體成分只有一種，由工藝流程圖可知固體A為SiO₂；濾液B含有氯化鎂、氯化鐵、氯化鋁等，濾液B加入氫氧化鈉溶液，由氫氧化鐵、氫氧化鎂、氫氧化鋁開始沉淀及沉淀完全時(shí)的pH值可知，固體D為氫氧化鐵，濾液C含有氯化鎂、偏鋁酸鈉、氯化鈉；濾液C通入二氧化碳，可知固體F為氫氧化鋁，濾液E含有氯化鎂、氯化鈉等．
（1）D為氫氧化鐵可以加熱分解制備氧化鐵紅色顏料，反應(yīng)方程式為2Fe（OH）₃Fe₂O₃+3H₂O．
故答案為：2Fe（OH）₃Fe₂O₃+3H₂O．
（2）濾液E含有氯化鎂、氯化鈉等，向?qū)⑺�得的濾液E中加入足量的NaOH溶液，再進(jìn)行過濾、洗滌、干燥，得氫氧化鎂沉淀，最后進(jìn)行高溫灼燒氫氧化鎂可以生成氧化鎂，制取耐火材料．
故答案為：向?qū)⑺�得的濾液E中加入足量的NaOH溶液，再進(jìn)行過濾、洗滌、干燥，最后進(jìn)行高溫灼燒．
（3）根據(jù)表中數(shù)據(jù)，控制溶液的pH在7～8之間，Mg²⁺沒有變化，Al³⁺轉(zhuǎn)化為AlO₂^-，只有Fe³⁺沉淀，保證沉淀只有Fe（OH）₃．
故答案為：根據(jù)表中數(shù)據(jù)，控制溶液的pH在7～8之間，Mg²⁺沒有變化，Al³⁺轉(zhuǎn)化為AlO₂^-，只有Fe³⁺沉淀，保證沉淀只有Fe（OH）₃．
（4）固體A為SiO₂質(zhì)量為2.4g，物質(zhì)的量為=0.04mol；
D為氫氧化鐵，質(zhì)量為2.14g，物質(zhì)的量為=0.02mol，根據(jù)鐵元素守恒可知氧化鐵物質(zhì)的量為0.01mol，質(zhì)量為0.01mol×160g/mol=1.6g；
F為氫氧化鋁，質(zhì)量為1.56g，物質(zhì)的量為=0.02mol，根據(jù)鋁元素守恒可知氧化鋁物質(zhì)的量為0.01mol，質(zhì)量為0.01mol×102g/mol=1.02g；
故氧化鎂的質(zhì)量為8.22g-2.4g-1.6g-1.02g=3.2g，物質(zhì)的量為=0.08mol，
所以n（MgO）：n（Al₂O₃）：n（Fe₂O₃）：n（SiO₂ ）=0.04mol：0.01mol：0.01mol：0.02mol=4：1：1：2．
所以用氧化物的形式表示蛭石組成的化學(xué)式為8MgO?Al₂O₃?Fe₂O₃?4SiO₂．
故答案為：8MgO?Al₂O₃?Fe₂O₃?4SiO₂．
分析：蛭石的成分可看成是由MgO、Fe₂O₃、Al₂O₃、SiO₂，每次轉(zhuǎn)化所得固體成分只有一種，由工藝流程圖可知固體A為SiO₂；濾液B含有氯化鎂、氯化鐵、氯化鋁等，濾液B加入氫氧化鈉溶液，由氫氧化鐵、氫氧化鎂、氫氧化鋁開始沉淀及沉淀完全時(shí)的pH值可知，固體D為氫氧化鐵，濾液C含有氯化鎂、偏鋁酸鈉、氯化鈉；濾液C通入二氧化碳，可知固體F為氫氧化鋁，濾液E含有氯化鎂、氯化鈉等．
（1）D為氫氧化鐵可以制備氧化鐵紅色顏料．
（2）濾液E含有氯化鎂、氯化鈉等，向?yàn)V液中加入足量的NaOH溶液，最后進(jìn)行高溫灼燒可得氧化鎂．
（3）根據(jù)表中數(shù)據(jù)，控制溶液的pH在7～8之間，Mg²⁺沒有變化，Al³⁺轉(zhuǎn)化為AlO₂^-，只有Fe³⁺沉淀．
（4）固體A為SiO₂質(zhì)量為2.4g，利用原子守恒，結(jié)合氫氧化鐵、氫氧化鋁沉淀質(zhì)量計(jì)算8.22g中含有氧化鐵、氧化鋁的質(zhì)量，再計(jì)算氧化鎂的質(zhì)量，進(jìn)而計(jì)算MgO、Al₂O₃、Fe₂O₃、SiO₂ 的物質(zhì)的量之比．據(jù)此書寫化學(xué)式．
點(diǎn)評(píng)：本題考查Mg、Al、Fe、Si等元素化合物知識(shí)與物質(zhì)的分離提純的應(yīng)用、物質(zhì)的量計(jì)算等知識(shí)點(diǎn)，難度中等，理解工藝流程圖是解題關(guān)鍵，是對(duì)知識(shí)的綜合運(yùn)用與對(duì)學(xué)生能力考查．