Question

蛇紋石可用于生產氫氧化鎂，簡要工藝流程如下：
I．制取粗硫酸鎂：用酸液浸泡蛇紋石礦粉，過濾；并在常溫常壓下結晶，制得粗硫酸鎂（其中常含有少量Fe³⁺、Al³⁺、Fe²⁺等雜質離子）。
II．提純粗硫酸鎂：將粗硫酸鎂在酸性條件下溶解，加入適量的0.1 mol·L^－H₂O₂溶液，再調節(jié)溶液pH至7～8，并分離提純。
III．制取氫氧化鎂：向步驟II所得溶液中加入過量氨水。
已知：金屬離子氫氧化物沉淀所需pH

	Fe3+	Al3+	Fe2+	Mg2+
開始沉淀時	1.5	3.3	6.5	9.4
沉淀完全時	3.7	5.2	9.7	12.4

 
請回答下列問題：
（1）步驟II中，可用于調節(jié)溶液pH至7~8的最佳試劑是           （填字母序號）。
A. MgO           B. Na₂CO₃           C. 蒸餾水
（2）Fe²⁺與H₂O₂溶液反應的離子方程式為                                。
（3）工業(yè)上常以Mg²⁺的轉化率為考察指標，確定步驟III制備氫氧化鎂工藝過程的適宜條件。其中，反應溫度與Mg²⁺轉化率的關系如右圖所示。

①步驟III中制備氫氧化鎂反應的離子方程式為              。
②根據(jù)圖中所示50 ℃前溫度與Mg²⁺轉化率之間 的關系，可判斷此反應是 
              （填“吸熱”或“放熱”）反應。
③圖中，溫度升高至50 ℃以上Mg²⁺轉化率下降的可能原因是                    。 
④ Ksp表示沉淀溶解平衡的平衡常數(shù)。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”）制得氫氧化鎂，理由是                 。

Answer 1

（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 吸熱                                                          （2分）
③ 溫度過高時，氨水受熱分解，濃度降低，Mg²⁺轉化率下降           （2分）
④ 能，  Mg(OH)₂的溶解度小于Ca(OH)₂，可發(fā)生沉淀的轉化         （各2分）

解析試題分析：（1）步驟II中，可用于調節(jié)溶液pH至7～8的目的是和酸反應提高溶液pH，使Fe^3＋、Al^3＋等雜質離子沉淀分離除去，
A、加入氧化鎂和酸反應能提高溶液PH，生成鎂離子，不加入雜質離子，可選；
B、加入碳酸鈉能調節(jié)溶液PH但假如了鈉離子，引入雜質，故不選；
C、蒸餾水對提高溶液pH不好，故不選；
故答案為：A；
（2）Fe^2＋與H₂O₂溶液反應亞鐵離子被過氧化氫氧化為三價鐵離子便于完全沉淀，過氧化氫被還原為水，反應的離子方程式為：2Fe^2＋+H₂O₂+2H^＋═2Fe^3＋+2H₂O，
故答案為：2Fe^2＋+H₂O₂+2H^＋═2Fe^3＋+2H₂O；
（3）①氨水沉淀鎂離子生成氫氧化鎂沉淀，反應的離子方程式為：Mg^2＋+2NH₃·H₂O═Mg(OH)₂ ↓+2NH₄^＋，
故答案為：Mg^2＋+2NH₃·H₂O═Mg(OH)₂ ↓+2NH₄^＋；
②根據(jù)圖中所示50℃前溫度與Mg^2＋轉化率之間 的關系是隨溫度升高鎂離子轉化率增大，反應是吸熱反應；故答案為：吸熱；
③圖中，溫度升高至50℃以上Mg^2＋轉化率下降的可能原因是溫度過高時，氨水受熱分解，濃度降低，Mg^2＋轉化率下降，
故答案為：溫度過高時，氨水受熱分解，濃度降低，Mg^2＋轉化率下降；
④依據(jù)氫氧化鈣和氫氧化鎂陰陽離子比相同，可以用溶度積常數(shù)比較溶解性強弱，氫氧化鈣溶解性大于氫氧化鎂，溶液中加入石灰乳可以實現(xiàn)沉淀轉化，生成氫氧化鎂分離出來；
故答案為：能；Mg(OH)₂的溶解度小于Ca(OH)₂，可發(fā)生沉淀的轉化．
考點：難溶電解質的溶解平衡及沉淀轉化的本質；化學平衡的影響因素；常見金屬元素的單質及其化合物的綜合應用