Question

12．卤块的主要成分是MgCl₂，此外还含有Fe³⁺、Fe²⁺和Mn²⁺等离子．若以它为原料按如图所示工艺流程进行生产，可制得轻质氧化镁．

已知1：生成氢氧化物沉淀的pH　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

物质	开始沉淀	沉淀完全
Fe（OH）2	7.6	9.6
Fe（OH）3	2.7	3.7
Mn（OH）2	8.3	9.8
Mg（OH）2	9.6	11.1

已知2：几种难容电解质的溶解度（20℃）　　　　　　　　　　　　　　　　

物质	溶解度/g
Fe（OH）2	5.2×10-5
Fe（OH）3	3×10-9
MgCO3	3.9×10-2
Mg（OH）2	9×10-4

（已知：Fe⁺氢氧化物呈絮状，不易从溶液中除去）
请回答：
（1）步骤Ⅱ中加入的试剂X为漂液（含25.2%NaClO）．
①用玻璃棒蘸取漂液滴在pH试纸上，pH试纸先变蓝，后褪色．说明漂液就有的性质是碱性、强氧化性．
②用化学用语表示NaClO溶液使pH试纸变蓝的原因ClO^-+H₂O?HClO+OH^-．
③步骤Ⅱ中漂液的主要作用是将Fe²⁺氧化为Fe³⁺．
④若用H₂O₂代替漂液，发生反应的离子方程式为2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O．
（2）步骤Ⅲ中加入的试剂Y为NaOH，应将溶液的pH调节为9.8，目的是使除Mg²⁺以外的各种杂质金属离子都生成氢氧化物沉淀以便通过过滤而除去．
（3）步骤Ⅳ中加入的试剂Z为Na₂CO₃，发生反应的离子方程式为Mg²⁺+CO₃^2-=MgCO₃↓．
（4）结合化学用语，应用化学平衡移动原理解释步骤Ⅴ中反应发生的原因沉淀物MgCO₃存在溶解平衡MgCO₃（s）?Mg²⁺（aq）+CO₃^2-（aq），CO₃^2-发生水解CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-，HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-，在煮沸情况下促进CO₃^2-水解，Mg²⁺与OH^-结合生成更难溶的Mg（OH）₂沉淀，促进CO₃^2-彻底水解为H₂CO₃，分解为CO₂和H₂O，最后MgCO₃转化为Mg（OH）₂．

Answer 1

分析 为除去Fe²⁺，先将Fe²⁺氧化成Fe³⁺，然后加入NaOH调节pH为9.8，然后在滤液中加入纯碱将Mg²⁺从溶液中以MgCO₃沉淀出来，然后加热煮沸可得到Mg（OH）₂，灼烧后得到MgO．
（1）①漂液（含25.2%NaClO）中NaClO溶液中水解显碱性，PH变蓝色，蓝色褪去是水解生成的次氯酸具有漂白性；
②次氯酸根离子水解生成次氯酸和氢氧根离子；
③步骤Ⅱ中漂液是强氧化剂，氧化亚铁离子为铁离子；
④过氧化氢具有氧化性，酸性溶液中能氧化亚铁离子为铁离子；
（2）分析图表数据PH调节到9.8，保证镁离子不沉淀，其他金属离子全部沉淀；
（3）Z为Na₂CO₃，加入后沉淀镁离子；
（4）沉淀物MgCO₃存在溶解平衡MgCO₃（s）?Mg²⁺（aq）+CO₃^2-（aq），CO₃^2-发生水解CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-，HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-，在煮沸情况下促进CO₃^2-水解生成氢氧化镁沉淀．

解答 解：为除去Fe²⁺，先将Fe²⁺氧化成Fe³⁺，然后加入NaOH调节pH为9.8，然后在滤液中加入纯碱将Mg²⁺从溶液中以MgCO₃沉淀出来，然后加热煮沸可得到Mg（OH）₂，灼烧后得到MgO，
（1）①漂液（含25.2%NaClO）中NaClO溶液中水解显碱性，PH变蓝色，蓝色褪去是水解生成的次氯酸具有漂白性，用玻璃棒蘸取漂液滴在pH试纸上，pH试纸先变蓝，后褪色．说明漂液就有的性质是碱性、漂白性，
故答案为：碱性、强氧化性（漂白性）；
②NaClO溶液使pH试纸变蓝是次氯酸根离子水解生成次氯酸和氢氧根离子，溶液显碱性，反应的离子方程式为：ClO^-+H₂O?HClO+OH^-，
故答案为：ClO^-+H₂O?HClO+OH^-；
③步骤Ⅱ中漂液是强氧化剂，氧化亚铁离子为铁离子，反应的离子方程式为：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，
故答案为：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
④过氧化氢具有氧化性，酸性溶液中能氧化亚铁离子为铁离子，反应的离子方程式为：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，
故答案为：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
（2）骤Ⅲ中加入的试剂Y为NaOH，应将溶液的pH调节为9.8，使除Mg²⁺以外的各种杂质金属离子都生成氢氧化物沉淀以便通过过滤而除去，
故答案为：9.8；使除Mg²⁺以外的各种杂质金属离子都生成氢氧化物沉淀以便通过过滤而除去；
（3）步骤Ⅳ中加入的试剂Z为Na₂CO₃，加入后沉淀镁离子，发生反应的离子方程式为：Mg²⁺+CO₃^2-=MgCO₃↓，
故答案为：Mg²⁺+CO₃^2-=MgCO₃↓；
（4）沉淀物MgCO₃存在溶解平衡MgCO₃（s）?Mg²⁺（aq）+CO₃^2-（aq），CO₃^2-发生水解CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-，HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-，在煮沸情况下促进CO₃^2-水解生成氢氧化镁沉淀，促进CO₃^2-彻底水解为H₂CO₃，分解为CO₂和H₂O，最后MgCO₃转化为Mg（OH）₂，
故答案为：沉淀物MgCO₃存在溶解平衡MgCO₃（s）?Mg²⁺（aq）+CO₃^2-（aq），CO₃^2-发生水解CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-，HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-，在煮沸情况下促进CO₃^2-水解生成氢氧化镁沉淀，促进CO₃^2-彻底水解为H₂CO₃，分解为CO₂和H₂O，最后MgCO₃转化为Mg（OH）₂．

点评 本题通过以卤块为原料制取轻质氧化镁的工艺流程，考查了物质制备实验方案的设计，题目难度中等，注意掌握化学基本实验操作方法，明确物质制备实验方案设计原则，本题中合理分析制取流程、得出氧化镁的制备原理为解题的关键，试题综合性较强、涉及知识点较多，充分考查了学生的分析、理解能力及化学实验能力．