(16分)卤块的主要成分是MgCl2,此外还含Fe2+、Fe3+和Mn2+等杂质离子。以卤块为原料按下图所示流程进行生产,可制得轻质氧化镁。查阅资料得下表相关数
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(16分)卤块的主要成分是MgCl2,此外还含Fe2+、Fe3+和Mn2+等杂质离子。以卤块为原料按下图所示流程进行生产,可制得轻质氧化镁。查阅资料得下表相关数
题型:不详
难度:
来源:
(16分)卤块的主要成分是MgCl
2
,此外还含Fe
2+
、Fe
3+
和Mn
2+
等杂质离子。以卤块为原料按下图所示流程进行生产,可制得轻质氧化镁。
查阅资料得下表相关数据:
表1: 生成氢氧化物沉淀的pH
表2: 原料价格表
物质
开始沉淀
沉淀完全
物质
价格(元/吨)
Fe(OH)
3
2.7
3.7
a.漂液(含25.2%NaClO)
450
Fe(OH)
2
7.6
9.6﹡
b.双氧水(含30%H
2
O
2
)
2400
Mn(OH)
2
8.3
9.8
c.烧碱(含98%NaOH)
2100
Mg(OH)
2
9.6
11.1
d.纯碱(含99.5%Na
2
CO
3
)
600
﹡Fe
2+
氢氧化物呈絮状,不易从溶液中除去,必须将它氧化后以Fe(OH)
3
沉淀形式才能除尽。
若要求产品尽量不含杂质且生产成本较低,请根据上表提供的资料回答:
(1)流程中加入的试剂X、Y、Z最佳选择依次是表2中的
(选填试剂编号)。
(2)步骤②发生反应的离子方程式为
;步骤⑤中发生反应的化学方程为
。
(3)步骤③控制pH=9.8的目的是
。
(4) 若在实验室进行步骤⑥的灼烧实验,必须用到的仪器是铁三脚、酒精喷灯、
和
泥三角。
(5)在探究Mg(OH)
2
溶解性的实验中,发现向装有少量Mg(OH)
2
浊液的试管中加入适量
NH
4
Cl晶体,充分振荡后溶液会变澄清,请用化学平衡的原理解释浊液变澄清的原
因
。
答案
(16分)
(1)a、c、d(各1分)
(2)2Fe
2+
+ ClO
—
+ 2H
+
= Cl
—
+2Fe
3+
+ H
2
O;MgCO
3
+ H
2
O
△
Mg(OH)
2
+ CO
2
↑(各3分)
(3)使Mg
2+
以外的杂质尽可能彻底地转化为沉淀除去(2分)
(4)坩埚 (2分)
(5)Mg(OH)
2
(s)
Mg
2+
(aq)+ 2OH
-
(aq); NH
4
Cl 电离出的NH
4
+
与OH
-
结合成弱电解质NH
3
·H
2
O,降低了c(OH
-
),Mg(OH)
2
溶解平衡向右移动(3分)。
解析
试题分析:(1)流程图中加入X的目的是将亚铁离子氧化为铁离子,考虑氧化剂的价格,应该选择漂粉;加入Y的目的是调节溶液的pH,使铁离子、锰离子沉淀,碳酸钠溶液显碱性,但碱性不强,所以选择用氢氧化钠;加入Z的目的是使镁离子沉淀,所以选择碳酸钠,且加水煮沸,使生成的碳酸镁沉淀转化为氢氧化镁沉淀,成本较低,因此试剂X、Y、Z最佳选择依次是表2中的a、c、d;
(2)加入NaClO的目的是将亚铁离子氧化为铁离子,离子方程式为2Fe
2+
+ ClO
—
+ 2H
+
= Cl
—
+2Fe
3+
+ H
2
O;步骤⑤是把碳酸镁沉淀转化为氢氧化镁,化学方程式为MgCO
3
+ H
2
O
△
Mg(OH)
2
+ CO
2
↑;
(3)根据表1中的数据可知,pH=9.8时铁离子、锰离子完全沉淀,而镁离子开始沉淀,而流程的要求是产品尽量不含杂质,所以步骤③控制pH=9.8的目的是使Mg
2+
以外的杂质尽可能彻底地转化为沉淀除去;
(4)灼烧时用到的仪器有铁三脚、酒精喷灯、坩埚和泥三角。
(5)NH
4
Cl溶液中的铵根离子与溶解平衡中Mg(OH)
2
(s)
Mg
2+
(aq)+ 2OH
-
(aq)的氢氧根离子结合生成弱电解质NH
3
·H
2
O,降低了c(OH
-
),Mg(OH)
2
溶解平衡向右移动,所以氢氧化镁逐渐溶解。
举一反三
(16分)硫酸铅(PbSO
4
)广泛应用于制造铅蓄电池、白色颜料等。利用方铅矿精矿(PbS)直接制备硫酸铅粉末的流程如下:
已知:(ⅰ)PbCl
2
(s)+2Cl
-
(aq)
PbCl
4
-
(aq) △H>0
(ⅱ)K
sp
(PbSO
4
)=1.08×10
-8
, K
sp
(PbCl
2
)=1.6×10
-5
(ⅲ)Fe
3
+
、Pb
2
+
以氢氧化物形式完全沉淀时,溶液的PH值分别为3.2、7.04
(1)步骤Ⅰ中生成PbCl
2
和S的离子方程式
,加入盐酸的另一个目的是为了控制PH值在0.5~1.0,原因是
。
(2)用化学平衡移动的原理解释步骤Ⅱ中使用冰水浴的原因
。
(3)写出PbCl
2
晶体转化为PbSO
4
沉淀的离子方程式
。
(4)请用离子方程式解释滤液2加入H
2
O
2
可循环利用的原因
,滤液3是
。
(5)铅蓄电池的电解液是硫酸,充电后两个电极上沉积的 PbSO
4
分别转化为PbO
2
和Pb,充电时阴极的电极反应式为
。
题型:不详
难度:
|
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