Question

纳米氧化镁具有特殊的热、光、电、力学等性能，下图是利用海水制备纳米氧化镁的流程图。已知：K_sp(MgCO₃)＝6.8×10^－6，K_sp[Mg(OH)₂]＝1.8×10^－11。

回答下列问题：

(1)操作Ⅰ后在室温下测得母液中镁离子浓度为1.8×10^－3 mol·L^－1，要使镁离子产生沉淀，溶液的pH最低应为________。

(2)反应Ⅰ中CO(NH₂)₂与H₂O反应生成CO₂和NH₃·H₂O，还发生的另一主要化学反应的离子方程式为_______________________________。

(3)某科研小组研究反应Ⅰ在温度为378～398 K时的反应时间、反应物配比等因素对制备纳米氧化镁产率的影响。请完成以下实验设计表(表中不要留空格)：

实验 编号	T/K	反应 时间/h	反应物的物质的量配比n[CO(NH2)2]∶ n(MgCl2·6H2O)	实验目的
①	378	3	3∶1	(1)实验①和③探究________。 (2)实验②和④探究________。 (3)实验②和________探究反应时间对产率的影响。
②	378	4	4∶1
③	378	3
④	398	4	4∶1

(4)如图为反应Ⅰ的温度对纳米MgO产率(曲线a)和粒径(曲线b)的影响，请你归纳出温度对纳米MgO的制备有何影响(至少写出一条)：___________________________________。

Answer 1

解析　本题考查纳米氧化镁的制备，意在考查考生运用化学反应原理解决问题的能力以及控制变量法在实验中的应用。

(1)当镁离子开始沉淀时，c(OH^－)＝mol·L^－1＝1×10^－4 mol·

L^－1，根据室温下K_W＝1×10^－14可得pH＝10。

(2)氯化镁与氨水发生复分解反应：Mg^2＋＋2NH₃·H₂O===Mg(OH)₂↓＋

2NH₄^＋。(3)本题考查控制变量法的运用。实验①和③的反应温度、反应时间都相同，所以研究的是反应物的物质的量配比对产率的影响，结合其他实验可知实验③中反应物的物质的量配比为4∶1。实验②和④的反应时间、反应物的物质的量配比都相同，但温度不同，显然是探究温度对产率的影响。探究反应时间对产率的影响，需使反应温度、反应物物质的量配比都相同，显然是②和③。(4)从图像可以看出，在378～398 K，纳米MgO的粒径大小无明显变化；在383 K时有利于形成较小的颗粒；产率随温度的升高而增大等。

答案　(1)10　(2)Mg^2＋＋2NH₃·H₂O===Mg(OH)₂↓＋2NH₄^＋

(3)4∶1　反应物的物质的量配比对产率的影响　温度对产率的影响　③

(4)在378～398 K，纳米MgO的粒径大小无明显变化(或在383 K时有利于形成较小的颗粒；产率随温度的升高而增大等其他合理答案)