Question

蛇纹石可用于生产氢氧化镁，简要工艺流程如下：

I．制取粗硫酸镁：用酸液浸泡蛇纹石矿粉，过滤；并在常温常压下结晶，制得粗硫酸镁（其中常含有少量Fe³⁺、Al³⁺、Fe²⁺等杂质离子）。

II．提纯粗硫酸镁：将粗硫酸镁在酸性条件下溶解，加入适量的0.1 mol·L^－H₂O₂溶液，再调节溶液pH至7～8，并分离提纯。

III．制取氢氧化镁：向步骤II所得溶液中加入过量氨水。

已知：金属离子氢氧化物沉淀所需pH

	Fe^3+	Al^3+	Fe^2+	Mg^2+
开始沉淀时	1.5	3.3	6.5	9.4
沉淀完全时	3.7	5.2	9.7	12.4

请回答下列问题：

（1）步骤II中，可用于调节溶液pH至7~8的最佳试剂是            （填字母序号）。

A. MgO           B. Na₂CO₃           C. 蒸馏水

（2）Fe²⁺与H₂O₂溶液反应的离子方程式为                                 。

（3）工业上常以Mg²⁺的转化率为考察指标，确定步骤III制备氢氧化镁工艺过程的适宜条件。其中，反应温度与Mg²⁺转化率的关系如右图所示。

①步骤III中制备氢氧化镁反应的离子方程式为               。

②根据图中所示50 ℃前温度与Mg²⁺转化率之间  的关系，可判断此反应是 

               （填“吸热”或“放热”）反应。

③图中，温度升高至50 ℃以上Mg²⁺转化率下降的可能原因是                     。 

④ Ksp表示沉淀溶解平衡的平衡常数。已知：

Mg(OH)₂(s)  Mg²⁺ (aq)+ 2OH^- (aq)      Ksp = c(Mg²⁺)·c²(OH^-) = 5.6×10^-12

Ca(OH)₂(s)  Ca²⁺ (aq) + 2OH^- (aq)      Ｋsp = c(Ca²⁺)·c²(OH^-) = 4.7×10^-6

若用石灰乳替代氨水，   （填“能”或“不能”）制得氢氧化镁，理由是                  。

Answer

（14分）（1）A                                                     （2分）

（2）2Fe2+ + H2O2 + 2H+ = 2Fe3+ + 2H2O                                  （2分）

（3）① Mg2+ + 2NH3·H2O = Mg(OH)2↓ + 2NH4+                            （2分）

② 吸热                                                           （2分）

③ 温度过高时，氨水受热分解，浓度降低，Mg2+转化率下降            （2分）

④ 能，  Mg(OH)2的溶解度小于Ca(OH)2，可发生沉淀的转化          （各2分）

【解析】

试题分析：（1）步骤II中，可用于调节溶液pH至7～8的目的是和酸反应提高溶液pH，使Fe3＋、Al3＋等杂质离子沉淀分离除去，

A、加入氧化镁和酸反应能提高溶液PH，生成镁离子，不加入杂质离子，可选；

B、加入碳酸钠能调节溶液PH但假如了钠离子，引入杂质，故不选；

C、蒸馏水对提高溶液pH不好，故不选；

故答案为：A；

（2）Fe2＋与H2O2溶液反应亚铁离子被过氧化氢氧化为三价铁离子便于完全沉淀，过氧化氢被还原为水，反应的离子方程式为：2Fe2＋+H2O2+2H＋═2Fe3＋+2H2O，

故答案为：2Fe2＋+H2O2+2H＋═2Fe3＋+2H2O；

（3）①氨水沉淀镁离子生成氢氧化镁沉淀，反应的离子方程式为：Mg2＋+2NH3·H2O═Mg(OH)2 ↓+2NH4＋，

故答案为：Mg2＋+2NH3·H2O═Mg(OH)2 ↓+2NH4＋；

②根据图中所示50℃前温度与Mg2＋转化率之间 的关系是随温度升高镁离子转化率增大，反应是吸热反应；故答案为：吸热；

③图中，温度升高至50℃以上Mg2＋转化率下降的可能原因是温度过高时，氨水受热分解，浓度降低，Mg2＋转化率下降，

故答案为：温度过高时，氨水受热分解，浓度降低，Mg2＋转化率下降；

④依据氢氧化钙和氢氧化镁阴阳离子比相同，可以用溶度积常数比较溶解性强弱，氢氧化钙溶解性大于氢氧化镁，溶液中加入石灰乳可以实现沉淀转化，生成氢氧化镁分离出来；

故答案为：能；Mg(OH)2 的溶解度小于Ca(OH)2 ，可发生沉淀的转化．

考点：难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质；化学平衡的影响因素；常见金属元素的单质及其化合物的综合应用