Question

20．蛇紋石礦可以看做MgO、Fe₂O₃、Al₂O₃、SiO₂組成．由蛇紋石制取堿式碳酸鎂的實驗步驟如圖所示：
【資料1】

氫氧化物	溶液pH
	開始沉淀	沉淀完全	沉淀開始溶解	沉淀完全溶解
Fe（OH）3	2.3	3.4	沉淀不溶	沉淀不溶
Al（OH）3	3.3	5.2	7.8	12.8
Mg（OH）2	8.6	11.1	沉淀不溶	沉淀不溶

（1）任寫一個在蛇紋石中加入鹽酸發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式MgO+2HCl=MgCl₂+H₂O．
（2）進行操作Ⅰ時，控制溶液pH=6～7（有關(guān)氫氧化物沉淀的pH如表），寫出沉淀物A中兩種固體的化學(xué)式Fe（OH）₃、Al（OH）₃．若要除去沉淀物A中的白色固體，不另外使用其他試劑，可向其中加入氫氧化鈣溶液，然后再過濾、洗滌、烘干．
（3）為確定產(chǎn)品堿式碳酸鎂【m MgCO₃•n Mg（OH）₂•x H₂O】的組成，某同學(xué)設(shè)計了下圖所示的裝置．
【資料2】
MgCO₃、Mg（OH）₂ 受熱易發(fā)生分解，有關(guān)化學(xué)方程式如下：
MgCO₃ $\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$MgO+CO₂↑；Mg（OH）₂ $\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$MgO+H₂O
實驗測得：硬質(zhì)玻璃管中堿式碳酸鎂質(zhì)量為 4.66g，充分受熱分解后剩余固體質(zhì)量為2.0g，實驗前稱得C裝置的質(zhì)量為50g，實驗后增重至50.9g，實驗前稱得D裝置的質(zhì)量為20g，實驗后增重至21.76g．
①A框中裝置的作用是除去空氣中水蒸氣和二氧化碳氣體；
E框中裝置的作用是吸收空氣中的二氧化碳和水蒸氣，防止其進入D裝置．
②在裝好試劑后，加熱前應(yīng)進行的操作是打開K₁關(guān)閉K₂，通一會兒空氣．
③堿式碳酸鎂中鎂元素、氧元素的質(zhì)量比 是5：12．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)鹽酸能與金屬氧化物反應(yīng)生成鹽和水進行分析；
（2）根據(jù)氫氧化鋁、氫氧化鐵、氫氧化鎂在pH=6～7的溶液中的溶解性，氫氧化鋁會溶于氫氧化鈉溶液中進行分析；
（3）①根據(jù)二氧化碳和水蒸氣會對實驗數(shù)據(jù)產(chǎn)生影響進行分析；
②根據(jù)在裝好試劑后，加熱前應(yīng)先將裝置內(nèi)的空氣排盡進行分析；
③根據(jù)元素守恒計算鎂元素和氧元素的質(zhì)量．

解答 解：（1）鹽酸能與金屬氧化物反應(yīng)生成鹽和水，氧化鎂和鹽酸反應(yīng)生成氯化鎂和水，化學(xué)方程式為：MgO+2HCl=MgCl₂+H₂O；
（2）氫氧化鋁、氫氧化鐵、氫氧化鎂在pH=6～7的溶液中，氫氧化鋁和氫氧化鐵會形成沉淀，氫氧化鋁會溶于氫氧化鈉溶液中，所以要除去沉淀物A中的白色固體，不另外使用其他試劑，可向其中加入氫氧化鈣溶液，然后再過濾、洗滌、烘干；
（3）①二氧化碳和水蒸氣會對實驗數(shù)據(jù)產(chǎn)生影響，所以A框中裝置的作用是：除去空氣中水蒸氣和二氧化碳氣體，E框中裝置的作用是：吸收空氣中的二氧化碳和水蒸氣，防止其進入D裝置；
②在裝好試劑后，加熱前應(yīng)先將裝置內(nèi)的空氣排盡，所以加熱前應(yīng)進行的操作是：打開K₁關(guān)閉K₂，通一會兒空氣；
③堿式碳酸鎂中鎂元素的質(zhì)量為2.0g×$\frac{24}{24+16}$×100%=1.2g，氧元素的質(zhì)量=氧化鎂中的元素+二氧化碳中的氧元素+水中的氧元素=（2.0g-1.2g）+（21.76g-20g）×$\frac{16×2}{12+16×2}$×100%+（50.9g-50g）×$\frac{16}{1×2+16}$×100%=2.88g．
堿式碳酸鎂中鎂元素、氧元素的質(zhì)量比：1.2g：2.88g=5：12．
故答案為：（1）MgO+2HCl=MgCl₂+H₂O；
（2）Fe（OH）₃、Al（OH）₃，氫氧化鈣，過濾；
（3）①除去空氣中水蒸氣和二氧化碳氣體；
吸收空氣中的二氧化碳和水蒸氣，防止其進入D裝置；
②打開K₁關(guān)閉K₂，通一會兒空氣；
③5：12．

點評 本題主要考查了元素化合物中金屬鋁、鐵的性質(zhì)，解題時不僅需熟知物質(zhì)間的反應(yīng)原理，還需靈活運用于實驗的設(shè)計，難度較大．