Question

14．卤块的主要成分是MgCl₂，此外还含Fe²⁺、Fe³⁺和Mn²⁺等杂质离子．以卤块为原料按图所示流程进行生产，可制得轻质氧化镁．

查阅资料得下表相关数据：

表1：生成氢氧化物沉淀的pH			表2：原料价格表
物质	开始沉淀	沉淀完全	试剂	价格（元/吨）
Fe（OH）3	2.7	3.7	a．漂液（含25.2%NaClO）	450
Fe（OH）2	7.6	9.6	b．双氧水（含30%H2O2）	1500
Mn（OH）2	8.3	9.8	c．烧碱（含98%NaOH）	2200
Mg（OH）2	9.6	11.1	d．纯碱（含99.5%Na2CO3）	800

*Fe²⁺氢氧化物呈絮状，不易从溶液中除去，必须将它氧化后以Fe（OH）₃沉淀形式才能除尽．若要求产品尽量不含杂质且生产成本较低，请根据上表提供的资料回答：
（1）流程中加入的试剂X、Y、Z最佳选择依次是表2中的a、c、d（选填试剂编号）．
（2）步骤②发生反应的离子方程式为2Fe²⁺+ClO^-+2H⁺=Cl^-+2Fe³⁺+H₂O；步骤⑤中发生反应的化学方程为MgCO₃+H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mg（OH）₂+CO₂↑．
（3）为尽量除去杂质，步骤③调节pH为9.8时，停止加入Y．调节为该pH的目的是使Mg²⁺以外的杂质尽可能彻底地转化为沉淀除去．
（4）若在实验室进行步骤⑥的灼烧实验，必须用到的仪器是ABCE．
A．酒精喷灯B．铁三脚C．坩埚D．蒸发皿E．泥三角F．烧杯G．石棉网
（5）向装有少量Mg（OH）₂浊液的试管中加入适量CH₃COONH₄晶体，充分振荡后溶液会变澄清，请用化学平衡的原理解释浊液变澄清的原因Mg（OH）₂（s）?Mg²⁺（aq）+2OH^-（aq），CH₃COONH₄电离出的NH₄⁺与OH^-结合成弱电解质NH₃•H₂O，降低了c（OH^-），Mg（OH）₂溶解平衡向右移动．

Answer 1

分析 卤块的主要成分是MgCl₂，此外还含Fe²⁺、Fe³⁺和Mn²⁺等杂质离子，由流程可知，加稀盐酸溶解后，为除去Fe²⁺，先将Fe²⁺氧化成Fe³⁺，漂液和H₂O₂都可采用，但对比表2提供的原料价格可以看出，漂液比H₂O₂的价格低得多，所以选漂液最合理，故X为漂液；步骤③的目的在于使除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，应加入NaOH，如加入纯碱，不能达到较高的PH，由表1提供的数据可知，除去杂质离子合理的pH范围是3.7＜pH＜9.8，在此范围内，如果pH过高，就会有大量的Mg²⁺生成Mg（OH）₂而进入沉淀中，从而导致生产成本的提高；为了兼顾产品质量和生产成本，选择pH=9.8最合理，当然此时Mg²⁺也会部分生成Mg（OH）₂沉淀，但由于卤块价格低廉，这点不可避免的损失可忽略，过滤后，分离出Mn（OH）₂、Fe（OH）₃，在滤液中Z为加入纯碱将Mg²⁺从溶液中以MgCO₃沉淀出来，然后加热煮沸可得到Mg（OH）₂，气体为二氧化碳，Mg（OH）₂灼烧后得到MgO，以此来解答．

解答 解：（1）由上述分析可知，试剂X、Y、Z分别为漂液、NaOH、纯碱，故答案为：a、c、d；
（2）步骤②发生反应的离子方程式为2Fe²⁺+ClO^-+2H⁺=Cl^-+2Fe³⁺+H₂O；步骤⑤中发生反应的化学方程为MgCO₃+H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mg（OH）₂+CO₂↑，
故答案为：2Fe²⁺+ClO^-+2H⁺=Cl^-+2Fe³⁺+H₂O；MgCO₃+H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mg（OH）₂+CO₂↑；
（3）由上述分析可知，为尽量除去杂质，步骤③调节pH为9.8时，调节为该pH的目的是使Mg²⁺以外的杂质尽可能彻底地转化为沉淀除去，
故答案为：9.8；使Mg²⁺以外的杂质尽可能彻底地转化为沉淀除去；
（4）步骤⑥的灼烧实验，需要坩埚、铁三脚（三脚架）、泥三角、酒精灯（或酒精喷灯），
故答案为：ABCE；
（5）向装有少量Mg（OH）₂浊液的试管中加入适量CH₃COONH₄晶体，充分振荡后溶液会变澄清，因Mg（OH）₂（s）?Mg²⁺ （aq）+2OH^-（aq），CH₃COONH₄电离出的NH₄⁺与OH^-结合成弱电解质NH₃•H₂O，降低了c（OH^-），Mg（OH）₂溶解平衡向右移动，
故答案为：Mg（OH）₂（s）?Mg²⁺ （aq）+2OH^-（aq），CH₃COONH₄电离出的NH₄⁺与OH^-结合成弱电解质NH₃•H₂O，降低了c（OH^-），Mg（OH）₂溶解平衡向右移动．

点评 本题考查混合物分离提纯及物质的制备实验，为高频考点，把握物质的性质、流程中发生的反应、混合物分离提纯方法为解答的关键，侧重分析与实验能力的考查，注意元素化合物知识、化学反应原理与实验的结合，题目难度不大．