Question

江苏省东海县矿产丰富，除了水晶制品名扬天下外，蛭石、蛇纹石等矿石储量大，品位高，其相关的耐火、保温隔热材料(主要成分为MgO、Al₂O₃)工业也较发达。某中学化学探究小组通过查阅相关资料，对蛭石的组成进行了实验探究。
Ⅰ.相关资料：①蛭石的成分可看成是由MgO、Fe₂O₃、Al₂O₃、SiO₂组成；
②氢氧化物开始沉淀及沉淀完全时的pH：

氢氧化物	Fe(OH)3	Mg(OH)2	Al(OH)3
沉淀的pH范围	1.5～4.1	9.4～12.4	3.3～5.2

 
Ⅱ.相关实验：

Ⅲ.实验数据：
①矿石样品质量为：8.22 g
②实验过程中得到固体的质量：A—2.40 g、D—2.14 g、F—1.56 g
③每次转化所得固体成分只有一种
请你根据以上内容和中学化学知识回答以下问题：
(1)过滤操作需要的玻璃仪器有：_____________________________________。
(2)写出由D制一种红色颜料的化学方程式：_____________________________________。
(3)工业上的耐火材料通常由F及滤液E进一步转化而成，请你根据滤液E中可能含有的成分，设计一个从滤液E制取耐火材料的实验方法：__________________________。
(4)滤液B与NaOH溶液反应时，应控制溶液的pH在7～8之间，这是因为_______________________________________________________。
(5)通过计算，写出用氧化物的形式表示蛭石组成的化学式：___________________________。

Answer 1

(1)漏斗、烧杯、玻璃棒
(2)2Fe(OH)₃Fe₂O₃＋3H₂O
(3)将所得的滤液E加热煮沸一定时间(或向滤液中加入足量的NaOH溶液)，再进行过滤、洗涤、干燥，最后进行高温灼烧
(4)根据表中数据，控制溶液的pH在7～8之间，Mg^2＋没有变化，Al^3＋转化为AlO₂^-，只有Fe(OH)₃沉淀
(5)8MgO·Al₂O₃·Fe₂O₃·4SiO₂

本题关键是要看明白流程图各步的反应以及原理。混合物MgO、Fe₂O₃、Al₂O₃、SiO₂加入盐酸，得固体A为SiO₂，滤液中加入氢氧化钠得沉淀D为Fe(OH)₃，滤液C中含有Mg^2＋和AlO₂^-，通入CO₂生成Al(OH)₃沉淀。(1)过滤操作所需的玻璃仪器：漏斗、烧杯、玻璃棒。(2)D制一种红色颜料的化学方程式：2Fe(OH)₃Fe₂O₃＋3H₂O。(3)所得的滤液E中含有Mg^2＋，因而可加入碱生成氢氧化镁沉淀，然后加热分解即得耐火材料氧化镁。(4)根据表中数据，控制溶液的pH在7～8之间，Mg^2＋没有变化，Al^3＋转化为AlO₂^-，只有Fe(OH)₃沉淀。
(5)n(SiO₂)＝＝0.04 mol
2Fe(OH)₃Fe₂O₃＋3H₂O
214 g　　　　　1 mol
2．14 g　　　　n(Fe₂O₃)
列式解得：n(Fe₂O₃)＝0.01 mol
m(Fe₂O₃)＝0.01 mol×160 g·mol^－1＝1.60 g
2Al(OH)₃Al₂O₃＋3H₂O
156 g　　　　 1 mol
1．56 g　　  n(Al₂O₃)
列式解得：n(Al₂O₃)＝0.01 mol
m(Al₂O₃)＝0.01 mol×102 g·mol^－1＝1.02 g
m(MgO)＝8.22 g－2.40 g－1.60 g－1.02 g＝3.20 g
n(MgO)＝＝0.08 mol
则n(MgO)∶n(Fe₂O₃)∶n(Al₂O₃)∶n(SiO₂)＝0.08 mol∶0.01 mol∶0.01 mol∶0.04 mol＝8∶1∶1∶4
即该蛭石矿的组成为8 MgO·Al₂O₃·Fe₂O₃·4SiO₂。