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4.高纯度的氢氧化镁广泛应用于医药、电力等领域.镁硅酸盐矿石可用于生产氢氧化镁,简要工艺流程如下:

己知1:溶液I中除MgSO4外,还含有少量Fe3+、Al3+、Fe2+等离子
2:几种金属阳离子的氢氧化物沉淀时的pH如下表所示:
Fe3+Al3+Fe2+Mg2+
开始沉淀时1.53.36.59.4
沉淀完全时3.75.29.712.4
(1)Mg在周期表中的位置第三周期ⅡA族,Si的原子结构示意图为
(2)向溶液I中加入X的作用是调节溶液pH.
(3)向溶液I中加入的两种试剂先后顺序是H2O2、MgO[Mg(OH)2或MgCO3](填化学式).
(4)加入H2O2溶液反应的离子方程式是2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O.
(5)如图是溶液Ⅱ中Mg2+转化率随温度t的变化示意图:

①向溶液Ⅱ中加入氨水反应的离子方程式是Mg2++2NH3•H2O=Mg(OH)2↓+2NH4+
②t1前Mg2+转化率增大的原因是镁离子与氨水反应是吸热反应,升高温度,平衡右移,Mg2+转化率增大;t1后Mg2+转化率下降的原因是(用化学方程式表示)NH3•H2O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH3↑+H2O.

分析 溶液Ⅰ中除MgSO4外,还含有少量Fe3+、Al3+、Fe2+等离子,根据题中提供的各种金属离子沉淀的pH值可知,加入双氧水可以将亚铁离子氧化成铁离子,再加入试剂X主要作用是调节溶液pH值,使铁离子沉淀,可以加氧化镁或氢氧化镁等,过滤后在滤液中加入氨水使溶液中镁离子沉淀,得氢氧化镁沉淀,由于要通过使铁离子沉淀的方法除去铁,所以要先氧化再沉淀,根据Mg2+转化率随温度t的变化示意图可知,由于氨水与镁离子反应生成氢氧化镁的反应是吸热反应,所以升高温度,镁离子的转化率增大,但随着温度的升高,氨气在水中的溶解度减小,氨水的浓度减小,会导致Mg2+转化率减小,以此解答该题.

解答 解:溶液Ⅰ中除MgSO4外,还含有少量Fe3+、Al3+、Fe2+等离子,根据题中提供的各种金属离子沉淀的pH值可知,加入双氧水可以将亚铁离子氧化成铁离子,再加入试剂X主要作用是调节溶液pH值,使铁离子沉淀,可以加氧化镁或氢氧化镁等,过滤后在滤液中加入氨水使溶液中镁离子沉淀,得氢氧化镁沉淀,由于要通过使铁离子沉淀的方法除去铁,所以要先氧化再沉淀,根据Mg2+转化率随温度t的变化示意图可知,由于氨水与镁离子反应生成氢氧化镁的反应是吸热反应,所以升高温度,镁离子的转化率增大,但随着温度的升高,氨气在水中的溶解度减小,氨水的浓度减小,会导致Mg2+转化率减小,
(1)Mg的原子序数为12,原子核外有3个电子层,最外层电子数为2,则位于周期表第三周期ⅡA族,Si的原子核外有3个电子层,最外层电子数为4,原子结构示意图为
故答案为:第三周期ⅡA族;
(2)根据上面的分析可知,向溶液Ⅰ中加入X的作用是调节溶液pH,
故答案为:调节溶液pH;
(3)根据上面的分析可知,要先氧化再沉淀,所以向溶液Ⅰ中加入的两种试剂先后顺序是H2O2、MgO[Mg(OH)2或MgCO3],故答案为:H2O2、MgO[Mg(OH)2或MgCO3];
(4)根据上面的分析可知,加入H2O2溶液反应的离子方程式是2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O,
故答案为:2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O;
(5)①向溶液Ⅱ中加入氨水与镁离子反应生成氢氧化镁沉淀,反应的离子方程式是 Mg2++2NH3•H2O=Mg(OH)2↓+2NH4+
故答案为:Mg2++2NH3•H2O=Mg(OH)2↓+2NH4+
②根据上面的分析可知,t1前Mg2+转化率增大的原因是 升高温度,Mg2+转化率增大,平衡右移,反应是吸热反应;t1后Mg2+转化率下降的原因是氨气在水中的溶解度减小,氨水的浓度减小,反应的方程式为 NH3•H2O $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ NH3↑+H2O,
故答案为:镁离子与氨水反应是吸热反应,升高温度,平衡右移,Mg2+转化率增大;NH3•H2O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH3↑+H2O.

点评 本题考查物质制备方案,涉及物质分离提纯、离子沉淀的条件选择、化学平衡的影响因素、离子方程式的书写、沉淀转化的原理应用,侧重于学生的分析能力和实验能力的考查,难度中等.

练习册系列答案
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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

9.在容积为2.0L的密闭容器内,物质D在T℃时发生反应,其反应物和生成物的物质的量随时间t的变化关系如图,下列叙述错误的是(  )
A.从反应开始到第一次达到平衡时,A物质的平均反应速率为0.067mol/(L•min)
B.根据如图该反应的平衡常数表达式为k=c2(A)•c(B)
C.若在第5分钟时升高温度,则该反应的正反应是吸热反应,反应的平衡常数增大,B的反应速率增大
D.若在第7分钟时增加D的物质的量,A的物质的量变化情况符合a曲线

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

10.用二氧化氯(CLO2)、高铁酸钠 Na2FeO4摩尔质量为166g•mol-1等新型
净水剂替代传统的净水剂CL2对淡水进行消毒是城市饮用水处理新技术.在水处理过程中分别被还原为CL-和Fe3-
(1)如果以单位质量的氧化剂所将到的电子数来表示消毒效率,那么,CLO2、Na2FeO4、CL2三种消毒杀菌剂的消毒效率由大到小的顺序是ClO2>Cl2>Na2FeO4
(2)高铁酸钠之所以能用于水处理,除它本身具有强氧化性外,另一个原因可能是:高铁酸钠的还原产物Fe3+能水解生成Fe(OH)3胶体,能吸附水中悬浮物,从而净水.
(3)二氧化氯是一种黄绿色有刺激性气味的气体,其熔点为-59℃,沸点为11.0℃,易溶于水.CLO2可以看做是亚氯酸(H CLO2)和氯酸(H CLO3)的混合酸酐.工业上用稍潮湿的K CLO3和草酸(H2C2O4).在60℃时反应制得.某学生用如上图所示的装置模拟工业制取及收集CLO2,其中A为CLO2的发生装置;B为CLO2的收集装置,C中装NaOH 溶液,用于尾气处理.请回答:
①A部分还应添加温度控制(如水浴加热)装置,B部分还应补充什么装置(冰水)冷凝;
②C中发生反应的化学方程式为:2ClO2+2NaOH═NaClO2+NaClO3+H2O;
(4)Na2O2也有强氧化性,但一般不用于水处理.将0.5.moLNa2O2投入lOOmL 3mol/L.ALCL3溶液中:
①转移电子的物质的量为0.5mol;
②用一个离子方程式表示该反应10Na2O2+6Al3++6H2O=4Al(OH)3↓+2AlO2-+5O2↑+20Na+

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

7.X、Y、Z、W均为短周期主族元素且原子序数依次增大,其中X的气态氢化物的水溶液能够蚀刻玻璃,Y3+的硫酸盐水溶液显酸性,含Z2-的钠盐水溶液显碱性.下列说法正确的是(  )
A.各元素在元素周期表中的族序数:W=X>Y>Z
B.最高价氧化物对应的水化物的酸性:W>Z
C.离子半径:X>Y>Z
D.YW3不能与NaOH溶液反应

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

14.已知a、b、c、d是原子序数依次增大的短周期主族元素,a、c在周期表中的相对位置如下表所示.a元素最低负化合价的绝对值与其原子最外层电子数相等,b是地壳中含量最多的金属元素.下列说法错误的是(  )
a
c
A.b离子发生水解使溶液呈酸性,c离子发生水解使溶液呈碱性
B.原子半径由小到大的顺序为:d<c<b
C.a的气态氢化物是造成温室效应的气体之一
D.c在氧气中燃烧生成的产物有两种

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

9.红磷P(s)和Cl2发生反应生成PCl3和PCl5,反应过程和能量关系如下图所示(图中的△H表示生成1mol产物的数据).根据图回答下列问题:
(1)P和Cl2反应生成PCl3的热化学方程式:P(s)+$\frac{3}{2}$Cl2(g)═PCl3(g)△H=-306kJ•mol-1
(2)PCl5分解生成PCl3和Cl2的热化学方程式:PCl5(g)═PCl3(g)+Cl2(g)△H=+93kJ•mol-1
(3)工业上制备PCl5通常分两步进行,先将P和Cl2反应生成中间产物PCl3,然后降温,再和Cl2反应生成PCl5.原因是因为PCl5分解反应是吸热反应,温度太高,不利于PCl5的生成
(4)P和Cl2分两步反应生成1mol PCl5的△H3=-399kJ•mol-1
P和Cl2一步反应生成1mol PCl5的△H4等于△H3(填“大于”“小于”或“等于”).
(5)红磷和白磷互称为磷元素的同素异形体.

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

16.一定温度下,向容积为2L的密闭容器中通入两种气体发生化学反应,反应中各物质的物质的量变化如图所示(6s时反应已达到平衡状态),对该反应的推断正确的是(  )
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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

13.纳米级Cu2O由于具有优良的催化性能而受到关注,它可作为太阳光分解水的催化剂;通常制取Cu2O有下列4种方法:

(1)已知:
2Cu(s)+$\frac{1}{2}$O2(g)═Cu2O(s)△H=-169kJ•mol-1
C(s)+$\frac{1}{2}$O2(g)═CO(g)△H=-110.5kJ•mol-1
Cu(s)+$\frac{1}{2}$O2(g)═CuO(s)△H=-157kJ•mol-1
用方法①制取Cu2O时产生有毒气体,则发生反应的热化学方程式是C(s)+2CuO (s)=Cu2O(s)+CO(g)△H=+34.5kJ•mol-1
(2)方法②中采用阴离子交换膜控制电解液中OH-的浓度得到纳米级Cu2O,当生成0.1molCu2O时,转移0.2mol电子,电解一段时间后阴极附近溶液的pH增大(填“增大”、“减小”或“不变”),其阳极的电极反应式为2Cu-2e-+2OH-=Cu2O+H2O;
(3)方法④制备纳米级Cu2O,同时放出N2,该制法的化学方程式为4Cu(OH)2+N2H4$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cu2O+N2↑+6H2O;
(4)用以上四种方法制得的Cu2O在某相同条件下分别对水催化分解,产生氢气的体积V(H2)随时间t变化如图2所示.下列叙述错误的是D(填字母)
A.Cu2O催化水分解时,需要适宜的温度
B.催化效果与Cu2O颗粒的粗细、表面活性等有关
C.方法②④制得的Cu2O催化效率相对较高
D.方法④制得的Cu2O作催化剂时,水的平衡转化率最高.

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

14.(1)Cu元素基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1
(2)元素N、O、S的第一电离能由大到小排列的顺序为N>O>S.
(3)S、Cl组成的一种化合物的分子结构与H2O2相似,则此化合物的结构式为Cl-S-S-Cl.
(4)Cu元素与H元素可形成一种红色晶体,其结构如图1,则该化合物的化学式为CuH.
(5)MgH2是金属氢化物储氢材料,其晶胞结构如图2所示,已知该晶体的密度ag•cm-3,则晶胞的体积为$\frac{52}{a•{N}_{A}}$cm3[用a、NA表示阿伏加德罗常数].

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