Question

【題目】以菱鎂礦(主要成分為MgCO3、含少量FeCO3、SiO2)制備高純氧化鎂的流程如下圖所示:

己知：25℃時，指示劑變色pH范圍和幾種氫氧化物的ksp及pH的關系如下表:

指示劑	酚酞	甲基酸
變色范圍（pH）	8.2-10.0	3.1-4.4

氫氧化物	Fe(OH)3	Fe(OH)2	Mg(OH)2
開始沉淀時pH	1.1	5.9	8.4
沉淀完全時pH	3.7	9.6	10.2
溶度積常數	4×10-34	8×10-16	2×10-13

(1)操作II和III中涉及的分離方法分別是____________、_______________。

(2)殘渣I的主要成分是____________，加入H2O2的過程中可觀察到的現象是___________，其中發生的離子反應方程式是_________________________。

(3)MgSO4和木炭在800℃煅燒時，只生成MgO和兩種氣體，將混合氣體通入NaOH溶液時，氣體被完全吸收。煅燒時發生反應的化學方程式是_____________。

(4)采用滴定法測定溶液II與加入氨水的最佳體積比，可以減少氨水的消粍和Mg2+的損失。實驗中應選取_______________指示劑，加入氨水是為了沉淀溶液II中的___________離子，若終點時該離子濃度=1.0×10-5mol·L-1，則溶液III的pH=_____________(己知：lg2=0.3)。

Answer 1

【答案】 過濾 蒸發、結晶、過濾 SiO2 溶液變為黃色，有氣泡生成 H2O2+2Fe2++2H+＝2Fe3++2H2O 2MgSO4＋C2MgO＋CO2↑＋2SO2↑ 甲基橙 Fe3+ 3.2（pOH＝11﹣lg4＝

【解析】菱錳礦中加入稀硫酸，發生的反應為MgCO3+H2SO4=MgSO4+CO2↑+H2O、FeCO3+H2SO4=FeSO4+H2O+CO2↑，然后過濾得到濾渣Ⅰ和溶液Ⅰ，向溶液Ⅰ中加入雙氧水，亞鐵離子被氧化生成鐵離子，離子反應方程式為2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O，向溶液Ⅱ中加入氨水，并調節溶液的pH為4左右，發生的離子反應為Fe3++3NH3·H2O=Fe(OH)3↓+3NH4+，鐵離子轉化為沉淀，然后過濾得到濾渣Ⅱ為Fe(OH)3，溶液Ⅲ中含有MgSO4，經過操作Ⅲ蒸發結晶得到MgSO4，最后和木炭煅燒得到MgO和氣體。

(1)根據上述分析，操作II和III中涉及的分離方法分別是過濾；蒸發結晶、過濾，故答案為：過濾；蒸發結晶、過濾；

(2)殘渣I的主要成分是SiO2，加入H2O2將亞鐵離子氧化生成鐵離子，鐵離子會催化雙氧水分解，現象為溶液變為黃色，有氣泡生成，其中發生的離子反應方程式是H2O2+2Fe2++2H+＝2Fe3++2H2O，故答案為：SiO2； 溶液變為黃色，有氣泡生成；H2O2+2Fe2++2H+＝2Fe3++2H2O；

(3)MgSO4和木炭在800℃煅燒時，只生成MgO和兩種氣體，應該是二氧化硫和二氧化碳，反應的化學方程式為2MgSO4＋C2MgO＋CO2↑＋2SO2↑，故答案為：2MgSO4＋C2MgO＋CO2↑＋2SO2↑；

(4)鐵離子完全沉淀時溶液顯酸性，滴定實驗中應選取甲基橙指示劑，若終點時該離子濃度=1.0×10-5mol·L-1，根據Ksp[Fe(OH)3]=4×10-34，有c(OH-)==×10-10，則pOH＝11﹣lg4，pH=3+lg4=3.2，故答案為：甲基橙；Fe3+；3.2。