Question

11．镁及其化合物有广泛用途．工业上以菱镁矿（主要成分为MgCO₃，含SiO₂以及少量FeCO₃等杂质）为原料制备纳米氧化镁的实验流程如下：

（1）加入H₂O₂氧化时，发生反应的离子方程式为2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O．
（2）在实验室煅烧滤渣2制得的金属氧化物为Fe₂O₃（填化学式），需要的仪器除酒精灯、三脚架以外，还需要②③（填序号）．
    ①蒸发皿     ②坩埚   ③泥三角     ④石棉网
（3）在一定条件下CO（NH₂）₂可与H₂O反应生成CO₂和一种弱碱，反应的化学方程式为CO（NH₂）₂+3H₂O=CO₂↑+2NH₃•H₂O．
（4）25℃时，加入CO（NH₂）₂至开始产生沉淀，溶液的pH=10时，c（Mg²⁺）=1.8×10^-3mol•L^-1（已知25℃，Ksp[Mg（OH）₂]=1.8×10^-11）．
（5）工业上还可用氯化镁和碳酸铵为原料，采用直接沉淀法制务纳米MgO．如图1为反应温度对纳米MgO产率和粒径的影响，据图分析反应的最佳温度为50°C．
（6）Mg-H₂O₂电池可用于驱动无人驾驶的潜航器．该电池以海水为电解质溶液，示意图2如下．该电池工作时，石墨电极发生的电极反应为H₂O₂+2e^-=2OH^-．

Answer 1

分析 以菱铁矿（主要成分为MgCO₃，含少量FeCO₃、SiO₂）为原料，加入稀硫酸酸溶过滤得到滤液为硫酸镁，硫酸亚铁溶液，滤渣1为SiO₂，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沉淀铁离子，过滤得到滤渣为氢氧化铁沉淀，滤液为硫酸镁溶液，蒸发浓缩，冷却结晶，过滤洗涤制备硫酸镁，加入CO（NH₂）₂至开始产生沉淀，加入PVA过滤干燥得到氢氧化镁沉淀，高温煅烧制备高纯氧化镁，
（1）过氧化氢氧化亚铁离子为铁离子，易于除去不会引入新的杂质；
（2）上述分析可知煅烧滤渣2为氢氧化铁制得的金属氧化物是氢氧化铁分解生成的氧化铁，灼烧固体需要在坩埚中灼烧；
（3）在一定条件下CO（NH₂）₂可与H₂O反应生成CO₂和一种弱碱，依据原子守恒可知弱碱为一水合氨；
（4）依据溶度积计算得到；
（5）图象分析可知在50°C时氧化镁产率最大；
（6）该原电池中，镁作负极，石墨做正极，正极上双氧水得电子生成氢氧根离子；

解答 解：（1）过氧化氢时绿色氧化剂，氧化亚铁离子不会引入新的杂质，氧化亚铁离子的离子方程式为：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
故答案为：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
（2）煅烧滤渣2为氢氧化铁制得的金属氧化物是氢氧化铁分解生成的氧化铁，化学式为Fe₂O₃，灼烧固体需要在坩埚中灼烧，需要的仪器除酒精灯、三脚架以外，还需要坩埚、泥三角；
故答案为：Fe₂O₃，②③；
（3）在一定条件下CO（NH₂）₂可与H₂O反应生成CO₂和一种弱碱，依据原子守恒可知弱碱为一水合氨，反应的化学方程式为：CO（NH₂）₂+3H₂O=CO₂↑+2NH₃•H₂O；
故答案为：CO（NH₂）₂+3H₂O=CO₂↑+2NH₃•H₂O；
（4）已知25℃，Ksp[Mg（OH）₂]=1.8×10^-11），25℃时，加入CO（NH₂）₂至开始产生沉淀，溶液的pH=10，c（OH^-）=$\frac{1{0}^{-14}}{1{0}^{-10}}$=10^-4mol/L，Ksp=c（Mg²⁺）c²（OH^-）=1.8×10^-11，c（Mg²⁺）=$\frac{1.8×1{0}^{-11}}{（1{0}^{-4}）^{2}}$=1.8×10^-3mol/L；
故答案为：1.8×10^-3；
（5）图1为反应温度对纳米MgO产率和粒径的影响，据图分析50°C时氧化镁产率最大，反应的最佳温度为
50°C，
故答案为：50° C；
（6）该原电池中，镁作负极，正极上双氧水得电子生成氢氧根离子，电极反应式为H₂O₂+2e^-=2OH^-，
故答案为：H₂O₂+2e^-=2OH^-．

点评 本题考查了物质分离方法和提纯过程分析判断，原电池原理和电极反应书写，溶度积常数的计算分析，掌握基础是关键，题目难度中等．