Question

江苏省东海县矿产丰富，除了水晶制品名扬天下外，蛭石、蛇纹石等矿石储量大，品位高，其相关的耐火、保温隔热材料(主要成分为MgO、Al2O3)工业也较发达。某中学化学探究小组通过查阅相关资料，对蛭石的组成进行了实验探究。

Ⅰ.相关资料：①蛭石的成分可看成是由MgO、Fe2O3、Al2O3、SiO2组成；

②氢氧化物开始沉淀及沉淀完全时的pH：

氢氧化物	Fe(OH)3	Mg(OH)2	Al(OH)3
沉淀的pH范围	1.5～4.1	9.4～12.4	3.3～5.2

 

Ⅱ.相关实验：

Ⅲ.实验数据：

①矿石样品质量为：8.22 g

②实验过程中得到固体的质量：A—2.40 g、D—2.14 g、F—1.56 g

③每次转化所得固体成分只有一种

请你根据以上内容和中学化学知识回答以下问题：

(1)过滤操作需要的玻璃仪器有：_____________________________________。

(2)写出由D制一种红色颜料的化学方程式：_____________________________________。

(3)工业上的耐火材料通常由F及滤液E进一步转化而成，请你根据滤液E中可能含有的成分，设计一个从滤液E制取耐火材料的实验方法：__________________________。

(4)滤液B与NaOH溶液反应时，应控制溶液的pH在7～8之间，这是因为_______________________________________________________。

(5)通过计算，写出用氧化物的形式表示蛭石组成的化学式：___________________________。

 

Answer 1

(1)漏斗、烧杯、玻璃棒

(2)2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O

(3)将所得的滤液E加热煮沸一定时间(或向滤液中加入足量的NaOH溶液)，再进行过滤、洗涤、干燥，最后进行高温灼烧

(4)根据表中数据，控制溶液的pH在7～8之间，Mg2＋没有变化，Al3＋转化为AlO2-，只有Fe(OH)3沉淀

(5)8MgO·Al2O3·Fe2O3·4SiO2

【解析】本题关键是要看明白流程图各步的反应以及原理。混合物MgO、Fe2O3、Al2O3、SiO2加入盐酸，得固体A为SiO2，滤液中加入氢氧化钠得沉淀D为Fe(OH)3，滤液C中含有Mg2＋和AlO2-，通入CO2生成Al(OH)3沉淀。(1)过滤操作所需的玻璃仪器：漏斗、烧杯、玻璃棒。(2)D制一种红色颜料的化学方程式：2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O。(3)所得的滤液E中含有Mg2＋，因而可加入碱生成氢氧化镁沉淀，然后加热分解即得耐火材料氧化镁。(4)根据表中数据，控制溶液的pH在7～8之间，Mg2＋没有变化，Al3＋转化为AlO2-，只有Fe(OH)3沉淀。

(5)n(SiO2)＝＝0.04 mol

2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O

214 g　　　　　1 mol

2．14 g　　　　n(Fe2O3)

列式解得：n(Fe2O3)＝0.01 mol

m(Fe2O3)＝0.01 mol×160 g·mol－1＝1.60 g

2Al(OH)3Al2O3＋3H2O

156 g　　　　 1 mol

1．56 g　　 n(Al2O3)

列式解得：n(Al2O3)＝0.01 mol

m(Al2O3)＝0.01 mol×102 g·mol－1＝1.02 g

m(MgO)＝8.22 g－2.40 g－1.60 g－1.02 g＝3.20 g

n(MgO)＝＝0.08 mol

则n(MgO)∶n(Fe2O3)∶n(Al2O3)∶n(SiO2)＝0.08 mol∶0.01 mol∶0.01 mol∶0.04 mol＝8∶1∶1∶4

即该蛭石矿的组成为8 MgO·Al2O3·Fe2O3·4SiO2。