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某种镁矿石的主要成分是碳酸镁,还含有较多的脉石(SiO2)和少量石灰石.图1所示是利用该镁矿石制备七水硫酸镁(MgSO4•7H2O)的工艺流程,图2是CaSO4和MgSO4的溶解度曲线.

根据以上信息回答下列问题:

(1)步骤①可在图3装置中进行,仪器A的名称是  ,硫酸要分批缓慢加入的原因是 防 ,矿石要粉碎和反应过程中不断搅拌的主要目的是  ,碳酸镁与硫酸反应的化学方程式  

(2)沉淀A的成分是SiO2和少量的  

(3)上述流程中多次用到了过滤操作,实验室过滤时需要用到的玻璃仪器是玻璃棒、烧杯和  .步骤④趁热过滤的作用是  

(4)步骤⑦的操作名称是过滤、    .过滤操作时需将步骤⑥中冷却结晶后的溶液和晶体转移到漏斗中,最后器壁上往往还沾有少量晶体,需选用一种液体将器壁上的晶体淋洗并倾入漏斗中,下列液体最合适的是  

A.冰水  B.滤液   C.稀硫酸   D.无水乙醇

(5)步骤⑦中洗涤晶体时,先冰水洗,后用酒精洗,用冰水洗的目的:①除去晶体表面的硫酸等杂质,②  ,用酒精洗的目的是 

(6)步骤⑦不宜采用加热干燥的方法,可能的原因是  

(7)晶体中所含结晶水可通过重量分析法测定,主要步骤有:①称量,②置于烘箱中脱结晶水,③冷却,④称量,⑤重复②~④至恒重,⑥计算.步骤③需要在干燥器中进行,理由是  ;步骤⑤的目的是  

 


考点: 制备实验方案的设计. 

分析: 镁矿石的主要成分是碳酸镁,还含有较多的脉石(SiO2)和少量石灰石,加入硫酸后二氧化硅不反应,而碳酸镁、碳酸钙与硫酸反应生成硫酸钙、硫酸镁,硫酸钙为微溶物,则沉淀A中含有二氧化硅和CaSO4或CaSO4•2H2O;滤液中含有硫酸镁、硫酸和少量硫酸钙,根据温度对硫酸镁、硫酸钙的影响可通过蒸发浓缩、趁热过滤的方法出去硫酸钙,从而得到硫酸镁溶液;然后对过滤Ⅱ所得滤液进行蒸发浓缩、冷却结晶得到硫酸镁晶体,再通过⑦过滤、洗涤、干燥获得七水硫酸镁(MgSO4•7H2O),

(1)根据A的构造写出其名称;该反应中有气体生成,容易导致反应物溢出;根据硫酸钙为微溶物,易包裹在碳酸镁外边阻止了反应的进行分析;碳酸镁与硫酸反应生成硫酸镁、二氧化碳气体和水,据此写出反应的化学方程式;

(2)根据分析判断沉淀A的组成;

(3)根据过滤操作的方法判断使用的玻璃仪器;温度较高时,MgSO4在溶液中溶解度较大;

(4)获得的硫酸镁中混有少量稀硫酸,需要通过洗涤、干燥除去;MgSO4难溶于乙醇,用乙醇洗涤可以减少MgSO4的损失;

(5)温度低可以降低硫酸镁的损失,且能够除去硫酸;硫酸镁不容易乙醇,除去水分可用乙醇;

(6)晶体受热易分解失去结晶水;

(7)防止晶体吸收空气中的水分;重复步骤②~④至恒重,保证结晶水完全失去.

解答: 解:镁矿石的主要成分是碳酸镁,还含有较多的脉石(SiO2)和少量石灰石,加入硫酸后二氧化硅不反应,而碳酸镁、碳酸钙与硫酸反应生成硫酸钙、硫酸镁,硫酸钙为微溶物,则沉淀A中含有二氧化硅和硫酸钙;滤液中含有硫酸镁、硫酸和少量硫酸钙,根据温度对硫酸镁、硫酸钙的影响可通过蒸发浓缩、趁热过滤的方法出去硫酸钙,从而得到硫酸镁溶液;然后对过滤Ⅱ所得滤液进行蒸发浓缩、冷却结晶得到硫酸镁晶体,再通过⑦过滤、洗涤、干燥获得七水硫酸镁(MgSO4•7H2O),

(1)图3中A的名称为三颈烧瓶;硫酸与碳酸镁、碳酸钙的反应中有二氧化碳气体生成,若加入硫酸的量过快,则会导致反应中产生大量泡沫使物料从反应器溢出,所以加入分批缓慢加入硫酸的目的是防止硫酸加入过快导致反应中产生大量泡沫使物料从反应器溢出;

由于反应生成的硫酸钙包裹在镁矿石表面会导致反应难以进行,所以矿石要粉碎且反应过程中不断搅拌;

碳酸镁与硫酸反应的化学方程式为:MgCO3+H2SO4═MgSO4+H2O+CO2↑,

故答案为:三颈烧瓶;防止硫酸加入过快导致反应中产生大量泡沫使物料从反应器溢出;防止反应生成的硫酸钙包裹在镁矿石表面导致反应难以进行;MgCO3+H2SO4═MgSO4+H2O+CO2↑;

(2)硫酸钙微溶,所以沉淀A为CaSO4或CaSO4•2H2O,

故答案为:CaSO4或CaSO4•2H2O;

(3)根据过滤操作的方法可知,实验室过滤时需要用到的玻璃仪器是:玻璃棒、烧杯和漏斗;

温度较高时,MgSO4在溶液中溶解度较大,所以趁热过滤可以防止MgSO4从溶液中以晶体的形式析出,

故答案为:漏斗;防止MgSO4•7H2O晶体析出;

(4)获得较纯的硫酸镁晶体,需要通过过滤、洗涤、干燥的操作方法完成;

MgSO4难溶于乙醇,用乙醇冲洗可以减少MgSO4的损失,而选用冰水、滤液、稀硫酸均能使硫酸镁因为溶解而损失,

故答案为:洗涤、干燥;D;

(5)步骤⑦中洗涤晶体时,先冰水洗,后用酒精洗,用冰水洗的目的:①除去晶体表面的硫酸等杂质,②温度低溶解度小,从而降低洗涤过程中MgSO4•7H2O的损耗;获得的硫酸镁晶体表明中含有多余的水分,硫酸镁不溶于乙醇,故可用酒精洗洗涤,

故答案为:降低洗涤过程中MgSO4•7H2O的损耗;除去晶体表面的水;

(6)MgSO4•7H2O受热易分解失去结晶水转化为MgSO4,使得到的硫酸镁晶体的质量减小,所以不能采用直接加热法干燥;

故答案为:加热易使MgSO4•7H2O失去结晶水;

(7)晶体易吸水,为防止吸水步骤③需要在干燥器中进行;

步骤⑤重复步骤②~④至恒重,其目的是保证结晶水完全失去,减小测定误差,

故答案为:防止吸水;检验晶体中的结晶水是否已全部失去.

点评: 本题考查了物质的制备、分离提纯实验方案的设计,题目难度较大,注意把握习题中的信息、物质的性质及混合物分离方法为解答的关键,试题侧重分析与实验能力、以及计算能力的考查.

  

练习册系列答案
相关习题

科目:高中化学 来源: 题型:


下列物质中既能与稀H2SO4反应,又能与NaOH溶液反应的是(  )

①NaHCO3    ②Al2O3   ③Al(OH)3   ④Al     ⑤Na2CO3

  A. ③④ B. ①②③④ C. ①③④ D. 全部

 

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科目:高中化学 来源: 题型:


取一定量的铁、铜混合物粉末,平均分成五等份,分别向每一份中加入一定量的稀硝酸,实验中收集到的NO气体(稀硝酸的唯一还原产物)的体积及所得剩余固体的质量记录如下(所有气体的体积均在标况下测定)

实验序号

1

2

3

4

5

HNO3溶液的体积(mL)

100

200

300

400

500

剩余固体质量(g)

17.2

8

0

0

0

气体体积(L)

2.24

4.48

6.72

7.84

7.84

(1)该实验中所用硝酸的物质的量浓度  

(2)第一次实验后剩余固体为 ,第二次实验剩余固体为  (均填写化学式)

(3)求实验中每次所取混合物中铜的质量  

 

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科目:高中化学 来源: 题型:


已知:2Na[Al(OH)4]+CO2→2Al(OH)3↓+Na2CO3+H2O.向含2mol NaOH,1mol Ba(OH)2,2mol  Na[Al(OH)4]的混合溶液中慢慢通入CO2,则通入CO2的量和生成沉淀的量关系正确的是(  )

选项 A B C D

n(CO2)(mol) 2 3 4 6

n(沉淀)(mol) 1 2 3 3

  A. A B. B C. C D. D

 

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科目:高中化学 来源: 题型:


某待测溶液(阳离子为Na+)中可能含有SO42﹣、SO32﹣、NO3、Cl、Br、CO32﹣、HCO3中的一种或多种,进行如图所示的实验,每次实验所加试剂均过量,下列说法不正确的是(  )

  A. SO42﹣、SO32﹣至少含有一种

  B. 沉淀B的化学式为BaCO3

  C. 肯定存在的阴离子有CO32﹣、HCO3、Cl,还有SO42﹣、SO32﹣至少含有一种

  D. 肯定没有的离子是Br

 

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科目:高中化学 来源: 题型:


欲配制100mL 1.0mol/L  Na2SO4溶液,正确的方法是(  )

①将14.2g Na2SO4溶于100ml水中

②将32.2g Na2SO4•10H2O溶于少量水中,再用水稀释至100ml

③将20mL 5.0mol/L Na2SO4溶液用水稀释至100ml.

  A. ①② B. ②③ C. ①③ D. ①②③

 

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科目:高中化学 来源: 题型:


如右图所示a、b、c、d分别是几种常见漏斗的上部,A、B、C、D是实际操作中各漏斗的下部插入容器中的示意图,请指出A、B、C、D分别与a、b、c、d相匹配的组合及其组合后装置在实验中的应用,例如:C和a组合,用于制取气体.

①A与 组合,用于  ,②B与  组合,用于  

③B与  组合,用于  ,④D与  组合,用于  

 

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科目:高中化学 来源: 题型:


如图是元素周期表短周期的一部分,若A原子最外层的电子数比次外层的电子数少3,则下列说法中正确的是(  )

 

A.

D与C不能形成化合物

 

B.

D的最高正价与B的最高正价相等

 

C.

A、B、C的最高价氧化物对应的水化物酸性强弱的关系是C>B>A

 

D.

A、B、C、D原子所具有的原子轨道类型和数目都相同

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科目:高中化学 来源: 题型:


如图是硫酸试剂瓶标签上的内容:

(1).则该硫酸的物质的量浓度为   mol•L﹣1

(2).某化学兴趣小组进行硫酸性质的实验探究时,需要240mL 4.6mol•L﹣1的稀H2SO4,现取上述浓硫酸稀释配制稀硫酸,则所需实验仪器有  ,所需量取   mL的该硫酸.

(3)下面是某学生的操作过程:

a.将浓硫酸倒入另一个盛有适量蒸馏水的烧杯中稀释,并冷却到室温;

b.用量筒量取浓硫酸;

c.用玻璃棒引流,将稀释后的硫酸倒入已检查不漏水的容量瓶中;

d.将所得溶液倒入试剂瓶,在试剂瓶上贴上标签待用.

e.用胶头滴管加水至凹液面底部与刻度线相切,摇匀;

f.轻轻摇动容量瓶,使瓶内液体混合均匀,再向容量瓶中加水至离刻度线1cm~2cm

g.洗涤烧杯和玻璃棒,并将洗涤液注入容量瓶.

正确的操作顺序是 .(用字母表示)

(4)在配制4.6mol•L﹣1的稀H2SO4的过程中,下列情况对硫酸溶液物质的量浓度有何影响(填“偏高”“偏低”或“无影响”)

①未经冷却趁热将溶液注入容量瓶中:  

②容量瓶用1mol•L﹣1的稀H2SO4润洗:  

③定容时仰视液面读数: 

④容量瓶有蒸馏水  

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