Question

7．碳酸鎂水合物是制備鎂產(chǎn)品的中間體．工業(yè)上從弱堿性鹵水（主要成份為MgCl₂）中獲取MgCO₃•3H₂O的方法如下（如圖1）：

 （1）寫(xiě)出沉淀過(guò)程的離子方程式Mg²⁺+CO₂+2OH^-+2H₂O=MgCO₃•3H₂O↓．
（2）沉淀過(guò)程的pH隨時(shí)間的變化如圖2所示，沉淀過(guò)程的操作為c（填序號(hào)）
a．向鹵水中滴加NaOH溶液，
b．向NaOH溶液中滴加鹵水，同時(shí)通入CO₂
c．向鹵水中通CO₂至飽和，然后滴加NaOH溶液，同時(shí)繼續(xù)通入CO₂
d．向NaOH溶液中通入CO₂至飽和，然后滴加鹵水，同時(shí)繼續(xù)通入CO₂
（3）沉淀過(guò)程中的c（Mg²⁺）隨時(shí)間的變化如圖3所示，不同溫度下所得到的沉淀產(chǎn)物如圖4所示．沉淀過(guò)程選擇的溫度為313K，理由是較高的溫度能夠加快沉淀反應(yīng)的速率，也使得溶液中殘留的c（Mg²⁺）較小，提高M(jìn)g²⁺的沉淀率，但溫度過(guò)高易生成Mg₅（OH）₂（CO₃）₄•4H₂O．

（4）寫(xiě)出MgCO₃•3H₂O在323K溫度時(shí)發(fā)生轉(zhuǎn)化的化學(xué)方程式5MgCO₃•3H₂O$\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$Mg₅（OH）₂（CO₃）₄•4H₂O+CO₂↑+10H₂O．
（5）在洗滌步驟中，表明產(chǎn)物洗滌干凈的操作為取最后一次洗滌濾液，向其中加入HNO₃酸化的AgNO₃溶液，若無(wú)白色沉淀生成，則已洗滌干凈．

Answer 1

分析 從弱堿性鹵水（主要成分為MgCl₂）中獲取MgCO₃•3H₂O，在鹵水中加氫氧化鈉并通入二氧化碳得碳酸鎂晶體沉淀，經(jīng)洗滌、烘干、得MgCO₃•3H₂O，
（1）沉淀過(guò)程中生成MgCO₃•3H₂O↓，根據(jù)電荷守恒和元素守恒書(shū)寫(xiě)反應(yīng)的離子方程式；
（2）根據(jù)圖1可知，沉淀過(guò)程的pH隨時(shí)間的變化是先變小后增大，然后保持在9-10之間左右，而溶液起始的PH值在7-8左右，據(jù)此判斷；
（3）根據(jù)圖2可知，較高的溫度能夠加快沉淀反應(yīng)的速率，也使得溶液中殘留的c（Mg²⁺）較小，根據(jù)圖3可知，323K時(shí)，Mg²⁺生成Mg₅（OH）₂（CO₃）₄•4H₂O沉淀；
（4）MgCO₃•3H₂O在323K溫度時(shí)轉(zhuǎn)化成Mg₅（OH）₂（CO₃）₄•4H₂O，根據(jù)元素守恒書(shū)寫(xiě)化學(xué)方程式；
（5）在洗滌步驟中，沉淀是從含有氯離子的溶液中析出的，所以可以通過(guò)檢驗(yàn)氯離子判斷產(chǎn)物洗滌是否干凈．

解答 解：從弱堿性鹵水（主要成分為MgCl₂）中獲取MgCO₃•3H₂O，在鹵水中加氫氧化鈉并通入二氧化碳得碳酸鎂晶體沉淀，經(jīng)洗滌、烘干、得MgCO₃•3H₂O，
（1）沉淀過(guò)程中生成MgCO₃•3H₂O↓，反應(yīng)的離子方程式為Mg²⁺+CO₂+2OH^-+2H₂O═MgCO₃•3H₂O↓，
故答案為：Mg²⁺+CO₂+2OH^-+2H₂O═MgCO₃•3H₂O↓；
（2）根據(jù)圖1可知，沉淀過(guò)程的pH隨時(shí)間的變化是先變小后增大，然后保持在9-10之間左右，而溶液起始的PH值在7-8左右，所以沉淀過(guò)程的操作為向鹵水中通入CO₂至飽和，然后滴加NaOH溶液，同時(shí)繼續(xù)通入CO₂，
故選c；
（3）根據(jù)圖2可知，較高的溫度能夠加快沉淀反應(yīng)的速率，也使得溶液中殘留的c（Mg²⁺）較小，根據(jù)圖3可知，323K時(shí)，Mg²⁺生成Mg₅（OH）₂（CO₃）₄•4H₂O沉淀，所以選擇的溫度為313K，理由是較高的溫度能夠加快沉淀反應(yīng)的速率，也使得溶液中殘留的c（Mg²⁺）較小，提高M(jìn)g²⁺的沉淀率，但溫度過(guò)高易生成Mg₅（OH）₂（CO₃）₄•4H₂O，
故答案為：313K；較高的溫度能夠加快沉淀反應(yīng)的速率，也使得溶液中殘留的c（Mg²⁺）較小，提高M(jìn)g²⁺的沉淀率，但溫度過(guò)高易生成Mg₅（OH）₂（CO₃）₄•4H₂O；
（4）MgCO₃•3H₂O在323K溫度時(shí)轉(zhuǎn)化成Mg₅（OH）₂（CO₃）₄•4H₂O，反應(yīng)的化學(xué)方程式為5MgCO₃•3H₂O$\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$Mg₅（OH）₂（CO₃）₄•4H₂O+CO₂↑+10H₂O，
故答案為：5MgCO₃•3H₂O$\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$Mg₅（OH）₂（CO₃）₄•4H₂O+CO₂↑+10H₂O；
（5）在洗滌步驟中，沉淀是從含有氯離子的溶液中析出的，所以可以通過(guò)檢驗(yàn)氯離子判斷產(chǎn)物洗滌是否干凈，所以表明產(chǎn)物洗滌干凈的操作為取最后一次洗滌濾液，向其中加入HNO₃酸化的AgNO₃溶液，若無(wú)白色沉淀生成，則已洗滌干凈，
故答案為：取最后一次洗滌濾液，向其中加入HNO₃酸化的AgNO₃溶液，若無(wú)白色沉淀生成，則已洗滌干凈．

點(diǎn)評(píng) 本題考查制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，為高考考點(diǎn)，準(zhǔn)確理解工業(yè)原理、掌握實(shí)驗(yàn)基本操作為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾椋�題目難度中等．