Question

蛇紋石礦可以看作由MgO、Fe₂O₃、Al₂O₃和SiO₂組成．某實驗小組設(shè)計如下流程欲分別制得單質(zhì)Al、Fe、Mg和Si．

有關(guān)氫氧化物沉淀的pH見下表：

金屬陽離子	氫氧化物開始沉淀時的pH	氫氧化物完全沉淀的pH
Fe3+	1.9	3.2
Mg2+	9.4	11.6

請回答下列問題：
（1）濾液A中含有的陽離子有______．
（2）操作②中涉及的化學(xué)方程式為______，
操作④中生成沉淀G的離子方程式為______．
（3）操作⑤中調(diào)節(jié)pH到5～6時，可以用到的試劑（填序號）______．
a．NaOH溶液　　 b．氨水　　 c．MgO　　d．Mg（OH）₂
（4）從濾液H制取金屬Mg的流程如下：

流程中由MgCl₂冶煉Mg的方法是______．在干燥的HCl氣流中加熱MgCl₂?6H₂O制取無水氯化鎂的原因是______．

Answer 1

解：（1）蛇紋石加過量鹽酸溶解，MgO、Fe₂O₃、Al₂O₃和HCl反應(yīng)溶解，反應(yīng)方程式分別為：MgO+2HCl=MgCl₂+H₂O，F(xiàn)e₂O₃+6HCl=2FeCl₃+3H₂O，Al₂O₃+6HCl=2AlCl₃+3H₂O．而SiO₂不與鹽酸反應(yīng)，以沉淀的形式除去，所以濾液A中含有的陽離子有Fe³⁺、Al³⁺、Mg²⁺、H⁺，
故答案為：Fe³⁺、Al³⁺、Mg²⁺、H⁺；
（2）由（1）分析可知操作②中不溶物為SiO₂，工業(yè)上粗硅的生產(chǎn)，用二氧化硅和碳反應(yīng)，碳是還原劑，二氧化硅是氧化劑，碳元素化合價由0價變?yōu)?2價，硅元素化合價由+4價變?yōu)?價，反應(yīng)方程式為2C+SiO₂Si+2CO↑；濾液A中含有鎂離子、鐵離子和鋁離子、氫離子，氫離子和氫氧化鈉反應(yīng)生成水，鎂離子、鐵離子和鋁離子都和氫氧化鈉反應(yīng)生成氫氧化物沉淀，氫氧化鎂、氫氧化鐵不溶于氫氧化鈉溶液中，但氫氧化鋁易溶于氫氧化鈉溶液中生成偏鋁酸根離子，偏鋁酸根離子和二氧化碳反應(yīng)生成氫氧化鋁和碳酸氫根離子，離子方程式為：AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
故答案為：2C+SiO₂Si+2CO↑；AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+HCO₃^-；
（3）操作⑤中加入的物質(zhì)能和鹽酸反應(yīng)，且不引進新的雜質(zhì)，氧化鎂、氫氧化鎂難溶于水，但能與酸反應(yīng)，可起調(diào)節(jié)pH作用，故答案為：cd；
（4）鎂是活潑金屬，應(yīng)采用電解其熔融鹽的方法冶煉，所以工業(yè)上用電解熔融氯化鎂的方法冶煉鎂，反應(yīng)方程式為：MgCl₂ Mg+Cl₂↑，鎂離子易水解生成氫氧化鎂和氫離子，在氯化氫氣流中加熱該固體時，氫離子濃度增大，抑制鎂離子水解生成氫氧化鎂，并帶走水分，
故答案為：電解；防止Mg²⁺水解，并帶走水分．
分析：（1）蛇紋石礦可以看做MgO、Fe₂O₃、Al₂O₃、SiO₂組成，蛇紋石加過量鹽酸溶解后，MgO、Fe₂O₃、Al₂O₃和HCl反應(yīng)溶解，而SiO₂和HCl不反應(yīng)，不能溶解；
（2）不溶物為SiO₂，二氧化硅和碳反應(yīng)變成硅，碳元素化合價由0價變?yōu)?2價，硅元素化合價由+4價變?yōu)?價，碳是還原劑，二氧化硅是氧化劑；濾液A中含有鎂離子、鐵離子和鋁離子、氫離子，氫離子和氫氧化鈉反應(yīng)生成水，鎂離子、鐵離子和鋁離子都和氫氧化鈉反應(yīng)生成氫氧化物沉淀，氫氧化鎂、氫氧化鐵不溶于氫氧化鈉溶液中，但氫氧化鋁易溶于氫氧化鈉溶液中生成偏鋁酸根離子，偏鋁酸根離子和二氧化碳能發(fā)生反應(yīng)；
（3）加入的物質(zhì)能和酸反應(yīng)且不能引進雜質(zhì)；
（4）活潑金屬采用電解的方法冶煉；鎂離子易水解生成氫氧化鎂和氫離子，在氯化氫氣流中加熱該固體可以抑制其水解．
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，題目難度中等．