Question

【題目】高純度的氫氧化鎂廣泛應用于醫(yī)藥、電力等領域。鎂硅酸鹽礦石可用于生產(chǎn)氫氧化鎂，簡要工藝流程如圖所示。

已知：①溶液I中除MgSO4外，還含有少量Fe3＋、Al3+、Fe2＋等離子；

②幾種金屬陽離子的氫氧化物沉淀時的pH如下表所示：

	Fe3+	A13+	Fe2+	Mg2+
開始沉淀時	1.5	3.3	6.5	9.4
沉淀完全時	3.7	5.2	9.7	12.4

（1）鎂硅酸鹽礦石中有一種俗稱繭青石，化學式為Mg2Al4Si5018，它的氧化物形式為________。

（2）如何檢驗溶液I中的Fe2+?____________。

（3）向溶液I中加入X試劑的作用是________，加入的兩種試劑的先后順序是_______（填化學式）。

（4）從溶液I中得到沉淀的合理pH為________（填序號）。

A. 3.3 B. 3.7 C. 5.8 D.9.5

（5）加入H2O2溶液反應的離子方程式是__________。

（6）如圖是溶液II充分反應時，Mg2+的轉(zhuǎn)化率隨溫度T的變化示意圖。

①向溶液II中加入氨水反應的離子方程式是____________。

②T1前Mg2+轉(zhuǎn)化率增大的原因是___________； T1后Mg2+轉(zhuǎn)化率下降的原因是__________（用化學方程式和文字表示）。

Answer 1

【答案】 2MgO·2Al2O3·5SiO2 取少量溶液I，滴加酸性KMnO4溶液，若溶液紫紅色褪去，則證明含有Fe2+ 調(diào)節(jié)溶液pH，使Fe3+、 Al3+沉淀除去 H2O2、MgO/Mg(OH)2/MgCO3 C 2Fe2+ +H2O2 +2H+ =2Fe3+ +2H2O Mg2+ +2NH3·H2OMg(OH)2↓+2NH 鎂離子與氨水反應是吸熱反應，升高溫度，平衡右移，Mg2+轉(zhuǎn)化率增大 溫度過高，氨水分解，NH3·H2ONH3↑+H2O，c(NH3·H2O)降低，平衡正移程度減小，Mg2+轉(zhuǎn)化率減小

【解析】溶液I中除MgSO4外，還含有少量Fe3＋、Al3+、Fe2＋等離子，根據(jù)題中提供的各種金屬離子沉淀的pH值可知，加入雙氧水可以將亞鐵離子氧化成鐵離子，再加入試劑X主要作用是調(diào)節(jié)溶液pH值，使鐵離子、鋁離子沉淀，可以加氧化鎂或氫氧化鎂等，過濾后在濾液中加入氨水使溶液中鎂離子沉淀，得氫氧化鎂沉淀，由于要通過使鐵離子沉淀的方法除去鐵，所以要先氧化再沉淀，根據(jù)Mg2+轉(zhuǎn)化率隨溫度t的變化示意圖可知，由于氨水與鎂離子反應生成氫氧化鎂的反應是吸熱反應，所以升高溫度，鎂離子的轉(zhuǎn)化率增大，但隨著溫度的升高，氨氣在水中的溶解度減小，氨水的濃度減小，會導致Mg2+轉(zhuǎn)化率減小，則

（1）鎂硅酸鹽礦石中有一種俗稱繭青石，根據(jù)硅酸鹽的化學式為Mg2Al4Si5O18可知它的氧化物形式為2MgO·2Al2O3·5SiO2。（2）亞鐵離子具有還原性，檢驗溶液I中的Fe2+的實驗操作是：取少量溶液I，滴加酸性KMnO4溶液，若溶液紫紅色褪去，則證明含有Fe2+。（3）根據(jù)以上分析可知向溶液I中加入X試劑的作用是調(diào)節(jié)溶液pH，使Fe3+、 Al3+沉淀除去。由于首先要氧化亞鐵離子，則加入的兩種試劑的先后順序是H2O2、MgO/Mg(OH)2/MgCO3。（4）根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知pH的范圍是5.2＜pH＜9.4，則從溶液I中得到沉淀的合理pH為5.8，答案選C。（5）根據(jù)以上分析可知加入H2O2溶液反應的離子方程式是2Fe2+ +H2O2 +2H+ =2Fe3+ +2H2O。（6）①向溶液Ⅱ中加入氨水與鎂離子反應生成氫氧化鎂沉淀，反應的離子方程式是 Mg2++2NH3H2O=Mg（OH）2↓+2NH4+；②根據(jù)上面的分析可知，t1前Mg2+轉(zhuǎn)化率增大的原因是 升高溫度，Mg2+轉(zhuǎn)化率增大，平衡右移，反應是吸熱反應；t1后Mg2+轉(zhuǎn)化率下降的原因是氨氣在水中的溶解度減小，氨水的濃度減小，反應的方程式為NH3·H2ONH3↑+H2O。