Question

【題目】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驗流程如下：

(1)加入H2O2氧化時，發(fā)生反應的離子方程式為___。

(2)在實驗室煅燒濾渣2制得的金屬氧化物為___(填化學式)，需要的儀器除酒精燈、三腳架以外，還需要___(填序號)。

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反應生成CO2和一種弱堿，反應的化學方程式為___。

(4)25℃時，加入CO(NH2)2至開始產(chǎn)生沉淀，溶液的pH=10時，c(Mg2+)=___molL-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，采用直接沉淀法制備納米MgO。如圖1為反應溫度對納米MgO產(chǎn)率和粒徑的影響，據(jù)圖分析反應的最佳溫度為___。

(6)Mg-H2O2電池可用于驅(qū)動無人駕駛的潛航器。該電池以海水為電解質(zhì)溶液，示意圖2如。該電池工作時，石墨電極發(fā)生的電極反應為___。

Answer 1

【答案】2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O Fe2O3 ②③ CO(NH2)2+3H2O=CO2↑+2NH3H2O 1.8×10-3 50°C H2O2+2e-=2OH-

【解析】

菱鎂礦的主要成分為MgCO3、含SiO2以及少量FeCO3，酸溶時MgCO3、FeCO3與稀硫酸反應生成MgSO4、FeSO4，SiO2與稀硫酸不反應，過濾得到的濾渣1的主要成分為SiO2；向濾液中加入H2O2，H2O2將Fe2+氧化成Fe3+，加入NH3·H2O調(diào)pH≈4，Fe3+轉(zhuǎn)化成Fe(OH)3沉淀而除去，濾渣2的主要成分為Fe(OH)3；濾液中加入CO(NH2)2使Mg2+轉(zhuǎn)化為Mg(OH)2沉淀，煅燒Mg(OH)2得到納米MgO粉末；據(jù)此分析作答。

(1)過氧化氫是綠色氧化劑，氧化亞鐵離子不會引入新的雜質(zhì)，氧化亞鐵離子的離子方程式為：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；

(2)濾渣2為氫氧化鐵，煅燒氫氧化鐵制得的金屬氧化物是氧化鐵，化學式為Fe2O3，煅燒固體需要在坩堝中進行，需要的儀器除酒精燈、三腳架以外，還需要坩堝、泥三角，答案選②③；

(3)在一定條件下CO(NH2)2可與H2O反應生成CO2和一種弱堿，依據(jù)原子守恒可知弱堿為一水合氨，反應的化學方程式為：CO(NH2)2+3H2O=CO2↑+2NH3H2O；

(4)已知25℃，Ksp[Mg(OH)2]=1.8×10-11，加入CO(NH2)2至開始產(chǎn)生沉淀，溶液的pH=10，c(OH-)=mol/L=10-4mol/L，Ksp[Mg(OH)2]= c(Mg2+)×c2(OH-)=1.8×10-11，則c(Mg2+)=1.8×10-3mol/L；

(5)圖1為反應溫度對納米MgO產(chǎn)率和粒徑的影響，據(jù)圖分析50℃時氧化鎂產(chǎn)率最大，反應的最佳溫度為50℃；

(6)該原電池中，鎂作負極，石墨作正極，正極上雙氧水得電子生成氫氧根離子，電極反應式為H2O2+2e-=2OH-。