Question

11．鎂及其化合物有廣泛用途．工業(yè)上以菱鎂礦（主要成分為MgCO₃，含SiO₂以及少量FeCO₃等雜質(zhì)）為原料制備納米氧化鎂的實(shí)驗(yàn)流程如下：

（1）加入H₂O₂氧化時(shí)，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O．
（2）在實(shí)驗(yàn)室煅燒濾渣2制得的金屬氧化物為Fe₂O₃（填化學(xué)式），需要的儀器除酒精燈、三腳架以外，還需要②③（填序號(hào)）．
    ①蒸發(fā)皿     ②坩堝   ③泥三角     ④石棉網(wǎng)
（3）在一定條件下CO（NH₂）₂可與H₂O反應(yīng)生成CO₂和一種弱堿，反應(yīng)的化學(xué)方程式為CO（NH₂）₂+3H₂O=CO₂↑+2NH₃•H₂O．
（4）25℃時(shí)，加入CO（NH₂）₂至開(kāi)始產(chǎn)生沉淀，溶液的pH=10時(shí)，c（Mg²⁺）=1.8×10^-3mol•L^-1（已知25℃，Ksp[Mg（OH）₂]=1.8×10^-11）．
（5）工業(yè)上還可用氯化鎂和碳酸銨為原料，采用直接沉淀法制務(wù)納米MgO．如圖1為反應(yīng)溫度對(duì)納米MgO產(chǎn)率和粒徑的影響，據(jù)圖分析反應(yīng)的最佳溫度為50°C．
（6）Mg-H₂O₂電池可用于驅(qū)動(dòng)無(wú)人駕駛的潛航器．該電池以海水為電解質(zhì)溶液，示意圖2如下．該電池工作時(shí)，石墨電極發(fā)生的電極反應(yīng)為H₂O₂+2e^-=2OH^-．

Answer 1

分析 以菱鐵礦（主要成分為MgCO₃，含少量FeCO₃、SiO₂）為原料，加入稀硫酸酸溶過(guò)濾得到濾液為硫酸鎂，硫酸亞鐵溶液，濾渣1為SiO₂，濾液中加入過(guò)氧化氫氧化亞鐵離子為鐵離子，加入一水合氨調(diào)節(jié)溶液PH沉淀鐵離子，過(guò)濾得到濾渣為氫氧化鐵沉淀，濾液為硫酸鎂溶液，蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過(guò)濾洗滌制備硫酸鎂，加入CO（NH₂）₂至開(kāi)始產(chǎn)生沉淀，加入PVA過(guò)濾干燥得到氫氧化鎂沉淀，高溫煅燒制備高純氧化鎂，
（1）過(guò)氧化氫氧化亞鐵離子為鐵離子，易于除去不會(huì)引入新的雜質(zhì)；
（2）上述分析可知煅燒濾渣2為氫氧化鐵制得的金屬氧化物是氫氧化鐵分解生成的氧化鐵，灼燒固體需要在坩堝中灼燒；
（3）在一定條件下CO（NH₂）₂可與H₂O反應(yīng)生成CO₂和一種弱堿，依據(jù)原子守恒可知弱堿為一水合氨；
（4）依據(jù)溶度積計(jì)算得到；
（5）圖象分析可知在50°C時(shí)氧化鎂產(chǎn)率最大；
（6）該原電池中，鎂作負(fù)極，石墨做正極，正極上雙氧水得電子生成氫氧根離子；

解答 解：（1）過(guò)氧化氫時(shí)綠色氧化劑，氧化亞鐵離子不會(huì)引入新的雜質(zhì)，氧化亞鐵離子的離子方程式為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
故答案為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
（2）煅燒濾渣2為氫氧化鐵制得的金屬氧化物是氫氧化鐵分解生成的氧化鐵，化學(xué)式為Fe₂O₃，灼燒固體需要在坩堝中灼燒，需要的儀器除酒精燈、三腳架以外，還需要坩堝、泥三角；
故答案為：Fe₂O₃，②③；
（3）在一定條件下CO（NH₂）₂可與H₂O反應(yīng)生成CO₂和一種弱堿，依據(jù)原子守恒可知弱堿為一水合氨，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：CO（NH₂）₂+3H₂O=CO₂↑+2NH₃•H₂O；
故答案為：CO（NH₂）₂+3H₂O=CO₂↑+2NH₃•H₂O；
（4）已知25℃，Ksp[Mg（OH）₂]=1.8×10^-11），25℃時(shí)，加入CO（NH₂）₂至開(kāi)始產(chǎn)生沉淀，溶液的pH=10，c（OH^-）=$\frac{1{0}^{-14}}{1{0}^{-10}}$=10^-4mol/L，Ksp=c（Mg²⁺）c²（OH^-）=1.8×10^-11，c（Mg²⁺）=$\frac{1.8×1{0}^{-11}}{（1{0}^{-4}）^{2}}$=1.8×10^-3mol/L；
故答案為：1.8×10^-3；
（5）圖1為反應(yīng)溫度對(duì)納米MgO產(chǎn)率和粒徑的影響，據(jù)圖分析50°C時(shí)氧化鎂產(chǎn)率最大，反應(yīng)的最佳溫度為
50°C，
故答案為：50° C；
（6）該原電池中，鎂作負(fù)極，正極上雙氧水得電子生成氫氧根離子，電極反應(yīng)式為H₂O₂+2e^-=2OH^-，
故答案為：H₂O₂+2e^-=2OH^-．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)分離方法和提純過(guò)程分析判斷，原電池原理和電極反應(yīng)書(shū)寫(xiě)，溶度積常數(shù)的計(jì)算分析，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．