【題目】鎂的化合物在化工生產(chǎn)和藥物合成上有重要用途。某興趣小組以一種工業(yè)廢渣(主要成分為MgCO3、MgSiO3和少量Fe的氧化物)為原料制備MgCO3·3H2O。實驗過程如下:

(1)廢渣的成分為_________(填化學式),過濾裝置在使用一段時間后需用NaOH溶液清洗,用化學方程式表示其清洗原理_____________________

(2)加入H2O2的目的是__________________,一段時間后,溶液中有氣泡出現(xiàn)并放熱,則產(chǎn)生氣泡的原因是____________

(3)萃取分液中要用到分液漏斗,分液漏斗在使用前須洗干凈并________________。萃取分液的目的是____________。(填序號)

A、除去水溶液中的鐵離子

B、增加鎂離子在水中的溶解性

C、富集鐵元素,可以回收利用

(4)萃取后得到的水溶液制備MgCO3·3H2O的實驗操作:邊攪拌邊向溶液中滴加Na2CO3溶液至有大量沉淀生成,靜置,________,確定沉淀完全后,過濾、____________,得到MgCO3·3H2O。

【答案】 H2SiO3 H2SiO3+2NaOH=Na2SiO3+2H2O 將Fe2+氧化成Fe3+ Fe3+催化H2O2分解 檢漏 A C 向上層清液中滴加Na2CO3溶液,若無沉淀生成 用水洗滌固體2-3次、在50℃下干燥

【解析】試題分析:由已知及流程圖,向廢渣中加入40%H2SO4酸溶,MgCO3和少量Fe的氧化物溶解,MgSiO3與硫酸反應生成H2SiO3沉淀;過濾后向所得溶液中加30%H2O2氧化,使Fe元素存在形式變?yōu)镕e3+,然后加入有機萃取劑分離出去;最后溶液經(jīng)過一系列處理,得到MgCO3·3H2O。

解析:(1)因為H2SO4+MgSiO3=MgSO4+H2SiO3↓,所以酸溶后所得濾渣為H2SiO3;過濾裝置在使用一段時間后,會有硅酸沉積,需用NaOH溶液清洗,生成可溶性的Na2SiO3。故答案為:H2SiO3 ; H2SiO3+2NaOH=Na2SiO3+2H2O。

(2)加入H2O2是為了將Fe2+氧化為Fe3+,從而在后續(xù)步驟從溶液中分離出去;因為Fe3+能夠?qū)2O2的分解起催化作用,所以一段時間后,溶液中有氣泡出現(xiàn)并放熱。故答案為:將Fe2+氧化成Fe3+ ;Fe3+催化H2O2分解。

(3)使用分液漏斗前必須進行檢漏;通過萃取分液既可以除去水溶液中的Fe3+,又可以富集鐵元素,回收利用。故答案為:檢漏;AC。

(4)向萃取后的水溶液中滴加Na2CO3溶液會生成MgCO3,至有大量沉淀生成,靜置,取上層清液滴加Na2CO3溶液,若無沉淀生成 ,則說明MgCO3已沉淀完全,過濾、用蒸餾水洗劑沉淀2~3次、低溫干燥,就能得到MgCO3·3H2O。故答案為:向上層清液中滴加Na2CO3溶液,若無沉淀生成; 用水洗滌固體2-3次、在50下干燥。

點晴:分離提純型探究實驗評價題一般以物質(zhì)的制備、分離、提純?yōu)榛A,考查基本的實驗原理、實驗方法和實驗基本操作。在解題過程中需要注意題目所提供的信息,特別是新物質(zhì)的制備過程中,有一些特殊的性質(zhì)(如易水解、熔沸點等)。工藝流程題與各個知識模塊的結(jié)合點較多,因此在分析工業(yè)生產(chǎn)工藝流程題時,應將流程路線、試題設問和理論知識有機結(jié)合起來。解題時首先要明確原料和產(chǎn)品(包括副產(chǎn)品),即箭頭進出方向,其次依據(jù)流程圖分析反應原理,緊扣信息,搞清流程中每一步發(fā)生了什么反應,弄清有關反應原理,明確目的(如沉淀反應、除雜、分離等),最后聯(lián)系儲存的知識,有效利用信息,準確答題。

練習冊系列答案
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(已知lg2=0.3,Ksp[ Cr(OH)3]=6.4×10-31, Ksp[ Cu(OH)2]=2×10-20 )

(1)加Na2SO3前先將廢液調(diào)為弱酸性溶液的原因是__________________,寫出廢液中加Na2SO3時發(fā)生反應的離子方程式_____________。

(2)步驟①須保持溫度在30~50℃,可采用的措施是___________________。

(3)步驟②的操作名稱是___________。

(4)若在步驟②中,使Cr3+完全沉淀,則溶液的pH范圍為______________,

[已知溶液中c(Cu2+)=2×10-4mol·L-1,完全沉淀時c(Cr3+)<10-5 mol·L-1]

(5)粗產(chǎn)品中含有微量CrO42-,工業(yè)選擇的試劑X應滿足的條件是__________。

A.與水互不相溶 B.CrO42-在X中溶解度小

C.Cr(OH)SO4在X中溶解度大 D.Cr(OH)SO4與X不反應

(6)若工業(yè)電鍍廢液含0.1mol Cr2O72-,最終制得產(chǎn)品31.35g,則產(chǎn)率為__________。

(7)酸性條件下,蔗糖還原Na2Cr2O7也可制備Cr(OH)SO4

Na2Cr2O7+NaHSO4+C12H22O11→Cr(OH)SO4+Na2SO4+H2O+CO2(未配平)

①反應中每生成1molCr(OH)SO4,理論上需要C12H22O11_________mol

②將生成液降溫至17℃以下,靜置,過濾,在80℃時蒸發(fā)濾液,得到標準的工業(yè)產(chǎn)品,該產(chǎn)品中混有的主要雜質(zhì)是________________。

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