Question

1．以菱镁矿（主要成分为MgCO₃、含少置FeCO₃、SiO₂）制备高纯氧化镁的流程如图所示：

己知：25℃时，指示剂变色pH范围和几种氢氧化物的k_sp及pH的关系如表一、二：
表一：

指示剂	酚酞	甲基酸
变色范围（pH）	8.2-10.0	3.1-4.4

表二：

氢氧化物	Fe（OH）3	Fe（OH）2	Mg（OH）2
开始沉淀时pH	1.1	5.9	8.4
沉淀完全时pH	3．？	9．？	10.2
溶度积常数	4×10-34	8×10-16	2×10-13

（1）操作 II和 III中涉及的分离方法分别是过滤、蒸发、结晶、过滤．
（2）残渣I的主要成分是，加入H₂O₂的过程中可观察到的现象是溶液变为黄色，有气泡生成，其中发生的离子反应方程式是H₂O₂+2Fe²⁺+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O．
（3）MgSO₄和木炭在800℃煅烧时，只生成MgO和两种气体，将混合气体通入NaOH溶液时，气体被完全吸收．煅烧时发生反应的化学方程式是2MgSO₄+C$\frac{\underline{\;800℃\;}}{\;}$2MgO+CO₂↑+2SO₂↑．
（4）采用滴定法测定溶液 II与加入氨水的最佳体积比，可以减少氨水的消粍和Mg²⁺的损失．实验中应选取
指示剂，加入氨水是为了沉淀溶液 II中的Fe³⁺  离子，若终点时该离子浓度=1.0×10^-5mol•L^-1，则溶液 III的 pH=3.2（己知：lg2=0.3）．

Answer 1

分析 菱镁矿（主要成分为MgCO₃、含少量FeCO₃、SiO₂）菱镁矿（主要成分为MgCO₃、含少置FeCO₃、SiO₂）用硫酸溶解，MgCO₃、FeCO₃溶解生成硫酸镁，硫酸亚铁（溶液1），二氧化硅不溶，残渣1为SiO₂，向溶液I中加入过氧化氢氧化硫酸亚铁为硫酸铁，溶液II含有硫酸镁、硫酸铁，加入适量的氨水沉淀铁离子，残渣II为氢氧化铁，溶液III主要含有硫酸镁，蒸发、结晶、过滤得到硫酸镁晶体，将硫酸镁晶体与木炭煅烧得到氧化镁、二氧化碳、二氧化硫，据此分析解答．

解答 解：（1）经过操作I得到固体和液体，操作I为过滤，经过操作II将硫酸镁溶液得到硫酸镁晶体，故操作II为蒸发、结晶、过滤；
故答案为：过滤；蒸发、结晶、过滤；
（2）根据分析残渣1为SiO₂，为加入过氧化氢氧化亚铁离子，反应为：H₂O₂+2Fe²⁺+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，过氧化氢分解生成氧气，故现象为溶液变为黄色，有气泡生成；
故答案为：SiO₂；溶液变为黄色，有气泡生成；H₂O₂+2Fe²⁺+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
（3）MgSO₄和木炭在800℃煅烧时，只生成MgO和两种气体，将混合气体通入NaOH溶液时，气体被完全吸收，说明生成二氧化碳和二氧化硫，反应为：2MgSO₄+C$\frac{\underline{\;800℃\;}}{\;}$2MgO+CO₂↑+2SO₂↑；
故答案为：2MgSO₄+C$\frac{\underline{\;800℃\;}}{\;}$2MgO+CO₂↑+2SO₂↑；
（4）加入氨水是为了沉淀溶液II中的Fe³⁺，同时不能沉淀镁离子，Fe³⁺沉淀，镁离子不沉淀，根据表可知，应在酸性条件下，故选择甲基橙为指示剂，若终点时Fe³⁺浓度=1.0×10^-5mol•L^-1，已知氢氧化铁的溶度积为4×10^-34，故c（OH^-）=$\root{3}{\frac{4×1{0}^{-34}}{1×1{0}^{-5}}}$，pH=lgc（H⁺）=lg$\frac{1{0}^{-14}}{c（O{H}^{-}）}$=3.2；
故答案为：甲基橙；Fe³⁺；3.2．

点评 本题考查了物质的制备，涉及对工艺流程的理解、氧化还原反应、对条件的控制选择与理解、溶度积的计算等，理解工艺流程原理是解题的关键，是对学生综合能力的考查，需要学生具备扎实的基础与灵活运用能力，题目难度中等．