Question

【題目】（9分）蛇紋石礦可以看做MgO、Fe2O3、Al2O3、SiO2組成。由蛇紋石制取堿式碳酸鎂的實驗流程如圖所示：

（1）蛇紋石加鹽酸溶解后，溶液里除了Mg2+外，還含有的金屬離子是 。

氫氧化物	溶液pH
	開始沉淀	沉淀完全	沉淀開始溶解	沉淀完全溶解
Fe（OH）3	2.3	3.4	沉淀不溶	沉淀不溶
Al（OH）3	3.3	5.2	7.8	12.8
Mg（OH）2	8.6	11.1	沉淀不溶	沉淀不溶

（2）進行Ⅰ操作時，控制溶液pH=6～7（有關氫氧化物沉淀的pH見上表），沉淀物A中含有 。該操作中Ca（OH）2不能過量，若Ca（OH）2過量，溶液pH會升高，可能導致 溶解， 會沉淀析出。

（3）物質循環使用，能節約資源。上述實驗中，可以循環使用的物質是 。

（4）確定產品堿式碳酸鎂（mMgCO3nMg（OH）2xH2O）的組成。某同學組裝儀器如圖所示：

資料查詢：MgCO3、Mg（OH）2受熱易分解，各生成對應的兩種氧化物。

實驗測得：硬質玻璃管中剩余的固體質量為2.0g，D處濃H2SO4增重0.9g，E處堿石灰增重1.76g，A裝置中NaOH溶液的作用是 ；在實驗中要持續通入空氣，其目的是 ；通過計算可得堿式碳酸鎂的化學式為4MgCO3Mg（OH）24H2O。若將F裝置去掉，對實驗結果的影響是m值 （填“偏大”、“偏小”或“不變”，下同），x值 。

Answer 1

【答案】（1）Fe3+、Al3+

（2）氫氧化鐵、氫氧化鋁 Al（OH）3 ； Mg（OH）2

（3）CO2

（4）除去空氣中的二氧化碳 使生成的二氧化碳和水蒸氣能被驅趕出來，被濃硫酸和堿

石灰完全吸收 偏大 偏大

【解析】

試題分析：（1）蛇紋石加鹽酸溶解，MgO、Fe2O3、Al2O3和HCl反應溶解，反應方程式分別為：MgO+2HCl=MgCl2+H2O，Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O，Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O．而SiO2不與鹽酸反應，以沉淀的形式除去；

（2）由（1）知，此時溶液中除了Mg2+外，還含有Fe3+、Al3+雜質，需除去Fe3+、Al3+但不能損失Mg2+，因

Fe3++3H2O==Fe（OH）3+3H+和Al3++3H2O===Al（OH）3+3H+，利用平衡移動的原理，消耗H+使上述水解平衡向正反應方向移動，除去Fe3+、Al3+，加Ca（OH）2需將溶液的pH控制在7～8，若pH過高，會導致生成的Al（OH）3發生反應Al（OH）3+OH-=AlO2-+2H2O溶解，Mg（OH）2在pH為9.4時開始沉淀，所以堿性增強Mg（OH）2會沉淀，同時Mg2+也因轉化為沉淀而損失;

（3）從實驗步驟圖知：上述實驗中，步驟Ⅱ中通二氧化碳，生成碳酸鈣，碳酸鈣分解可得到二氧化碳，作為第Ⅱ步的原料，堿式碳酸鎂分解得到CO2，可以循環使用的物質是CaCO3或CO2 。

（4）氫氧化鈉易與二氧化碳反應，故氫氧化鈉溶液的作用是除去空氣中的二氧化碳；由于反應會生成二氧化碳和水蒸氣，在實驗中要持續通入空氣，其目的是使生成的二氧化碳和水蒸氣能被驅趕出來，被濃硫酸和堿石灰完全吸收；F裝置主要是吸收空氣中的二氧化碳和水蒸汽，若沒有該裝置，那么E裝置就會吸收空氣中二氧化碳和水，導致質量偏大，即測定的二氧化碳的量偏大，生成的水的量偏大，即m和x均會偏大。