Question

13．以菱镁矿（主要成分为MgCO₃，含少量FeCO₃ ）为原料制备高纯氧化镁的实验流程如下：

（1）滤液P中含有的阳离子有H⁺、Fe²⁺、Mg²⁺．
（2）过程Ⅱ中发生的氧化还原反应的离子方程式是2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺═2Fe³⁺+2H₂O．
（3）已知：

	Mg（OH）2	Fe（OH）3	Fe（OH）2
开始沉淀的pH	10.4	1.9	7.0
沉淀完全的pH	12.4	3.2	9.0

过程Ⅲ中加入NH₃•H₂O调节溶液pH约为4，其目的是使Fe³⁺沉淀完全而Mg²⁺不沉淀．
（4）过程Ⅳ在800℃煅烧MgSO₄，发生多个反应，产物除MgO外，还有SO₂、CO₂、CO、S等气体产物，利用右图装置判断煅烧产生的气体．
①A中试管壁附着有淡黄色固体，该固体的化学式是S．
②B中盛放的溶液是（填字母）d．
a．NaOH 溶液    b．Na₂CO₃ 溶液
c．稀硝酸       d．KMnO₄溶液
③写出800℃煅烧MgSO₄，产生气体产物是S 和CO的化学方程式MgSO₄+3C$\frac{\underline{\;800℃\;}}{\;}$MgO+S↑+3CO↑．

Answer 1

分析 以菱镁矿（主要成分为MgCO₃，含少量FeCO₃ ）为原料制备高纯氧化镁，菱镁矿加稀硫酸溶解后过滤得到滤液主要为MgSO₄、FeSO₄和过量的硫酸，过程Ⅱ滤液中加入过氧化氢氧化亚铁离子为铁离子，加入一水合氨调节溶液PH使铁离子全部沉淀，过滤得到滤液为硫酸镁溶液，加入木炭800℃煅烧MgSO₄反应生成氧化镁和硫单质和一氧化碳气体；
（1）依据上述分析可知菱镁矿加稀硫酸溶解后过滤得到滤液主要为MgSO₄、FeSO₄和过量的硫酸，依据溶液组成分析含有的阳离子；
（2）过程Ⅱ滤液中加入过氧化氢发生氧化还原反应，氧化亚铁离子为铁离子；
（3）依据铁离子和镁离子沉淀PH，过程Ⅲ中加入NH₃•H₂O调节溶液pH约为4，使铁离子全部沉淀，镁离子不沉淀；
（4）煅烧得到的气体主要有SO₂、CO₂、CO、S，产生的气体进行分步吸收或收集，所以通过A使硫蒸气冷凝下来，再通过B装置高锰酸钾溶液吸收二氧化硫，通过C中的氢氧化钠溶液吸收二氧化碳，最后剩余一氧化碳气体在D中收集．

解答 解：以菱镁矿（主要成分为MgCO₃，含少量FeCO₃ ）为原料制备高纯氧化镁，菱镁矿加稀硫酸溶解后过滤得到滤液主要为MgSO₄、FeSO₄和过量的硫酸，过程Ⅱ滤液中加入过氧化氢氧化亚铁离子为铁离子，加入一水合氨调节溶液PH使铁离子全部沉淀，过滤得到滤液为硫酸镁溶液，加入木炭800℃煅烧MgSO₄反应生成氧化镁和硫单质和一氧化碳气体；
（1）由分析可知菱镁矿加稀硫酸溶解后过滤得到滤液主要为MgSO₄、FeSO₄和过量的硫酸，依据溶液组成分析含有的阳离子为H⁺、Fe²⁺、Mg²⁺，
故答案为：H⁺、Fe²⁺、Mg²⁺；
（2）过程Ⅱ滤液中加入过氧化氢发生氧化还原反应，氧化亚铁离子为铁离子，过程Ⅱ中发生的氧化还原反应的离子方程式为2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺═2Fe³⁺+2H₂O，
故答案为：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺═2Fe³⁺+2H₂O；
（3）依据铁离子和镁离子沉淀PH，过程Ⅲ中加入NH₃•H₂O调节溶液pH约为4，其目的是使铁离子全部沉淀，镁离子不沉淀，
故答案为：使Fe³⁺沉淀完全而Mg²⁺不沉淀；
（4）煅烧得到的气体主要有SO₂、CO₂、CO、S，产生的气体进行分步吸收或收集，所以通过A使硫蒸气冷凝下来，再通过B装置高锰酸钾溶液吸收二氧化硫，通过C中的氢氧化钠溶液吸收二氧化碳，最后剩余一氧化碳气体在D中收集；
①A中试管壁附着有淡黄色固体为S，故答案为：S；
②a、氢氧化钠溶液能吸收二氧化碳和二氧化硫，不能确定气体成分，故a错误；
b、二氧化硫气体、二氧化碳气体都和碳酸钠反应，且二氧化硫反应能生成二氧化碳，不能确定生成气体成分，故b错误；
c、稀硝酸氧化二氧化硫气体，本身被还原为一氧化氮气体，干扰气体检验，故c错误；
d、B中盛放的溶液可以利用KMnO₄溶液吸收二氧化硫，故d正确，
故答案为：d；
③800℃煅烧MgSO₄，产生气体产物是S和CO的化学方程式为MgSO₄+3C$\frac{\underline{\;800℃\;}}{\;}$MgO+S↑+3CO↑，故答案为：MgSO₄+3C$\frac{\underline{\;800℃\;}}{\;}$MgO+S↑+3CO↑．

点评 本题考查了物质提纯和分离的实验过程分析和性质应用，混合物分离方法和实验操作方法，物质性质熟练掌握是解题关键，题目难度中等．