Question

1．以菱鎂礦（主要成分為MgCO₃、含少置FeCO₃、SiO₂）制備高純氧化鎂的流程如圖所示：

己知：25℃時，指示劑變色pH范圍和幾種氫氧化物的k_sp及pH的關系如表一、二：
表一：

指示劑	酚酞	甲基酸
變色范圍（pH）	8.2-10.0	3.1-4.4

表二：

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．？	9．？	10.2
溶度積常數(shù)	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過濾、蒸發(fā)、結晶、過濾．
（2）殘渣I的主要成分是，加入H₂O₂的過程中可觀察到的現(xiàn)象是溶液變?yōu)辄S色，有氣泡生成，其中發(fā)生的離子反應方程式是H₂O₂+2Fe²⁺+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O．
（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(fā)生反應的化學方程式是2MgSO₄+C$\frac{\underline{\;800℃\;}}{\;}$2MgO+CO₂↑+2SO₂↑．
（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Fe³⁺  離子，若終點時該離子濃度=1.0×10^-5mol•L^-1，則溶液 III的 pH=3.2（己知：lg2=0.3）．

Answer 1

分析 菱鎂礦（主要成分為MgCO₃、含少量FeCO₃、SiO₂）菱鎂礦（主要成分為MgCO₃、含少置FeCO₃、SiO₂）用硫酸溶解，MgCO₃、FeCO₃溶解生成硫酸鎂，硫酸亞鐵（溶液1），二氧化硅不溶，殘渣1為SiO₂，向溶液I中加入過氧化氫氧化硫酸亞鐵為硫酸鐵，溶液II含有硫酸鎂、硫酸鐵，加入適量的氨水沉淀鐵離子，殘渣II為氫氧化鐵，溶液III主要含有硫酸鎂，蒸發(fā)、結晶、過濾得到硫酸鎂晶體，將硫酸鎂晶體與木炭煅燒得到氧化鎂、二氧化碳、二氧化硫，據(jù)此分析解答．

解答 解：（1）經(jīng)過操作I得到固體和液體，操作I為過濾，經(jīng)過操作II將硫酸鎂溶液得到硫酸鎂晶體，故操作II為蒸發(fā)、結晶、過濾；
故答案為：過濾；蒸發(fā)、結晶、過濾；
（2）根據(jù)分析殘渣1為SiO₂，為加入過氧化氫氧化亞鐵離子，反應為：H₂O₂+2Fe²⁺+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，過氧化氫分解生成氧氣，故現(xiàn)象為溶液變?yōu)辄S色，有氣泡生成；
故答案為：SiO₂；溶液變?yōu)辄S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，將混合氣體通入NaOH溶液時，氣體被完全吸收，說明生成二氧化碳和二氧化硫，反應為：2MgSO₄+C$\frac{\underline{\;800℃\;}}{\;}$2MgO+CO₂↑+2SO₂↑；
故答案為：2MgSO₄+C$\frac{\underline{\;800℃\;}}{\;}$2MgO+CO₂↑+2SO₂↑；
（4）加入氨水是為了沉淀溶液II中的Fe³⁺，同時不能沉淀鎂離子，F(xiàn)e³⁺沉淀，鎂離子不沉淀，根據(jù)表可知，應在酸性條件下，故選擇甲基橙為指示劑，若終點時Fe³⁺濃度=1.0×10^-5mol•L^-1，已知氫氧化鐵的溶度積為4×10^-34，故c（OH^-）=$\root{3}{\frac{4×1{0}^{-34}}{1×1{0}^{-5}}}$，pH=lgc（H⁺）=lg$\frac{1{0}^{-14}}{c（O{H}^{-}）}$=3.2；
故答案為：甲基橙；Fe³⁺；3.2．

點評 本題考查了物質的制備，涉及對工藝流程的理解、氧化還原反應、對條件的控制選擇與理解、溶度積的計算等，理解工藝流程原理是解題的關鍵，是對學生綜合能力的考查，需要學生具備扎實的基礎與靈活運用能力，題目難度中等．