Question

納米氧化鎂具有特殊的熱、光、電、力學和化學等性能，有廣泛的應用前景．如圖是利用海水制備納米氧化鎂的流程圖．
回答下列問題：
（1）操作I后得到的母液中鎂離子濃度為1.8×10^-3 mol?L^-1，要使鎂離子產(chǎn)生沉淀，溶液的pH最低應為______．（已知：K_sp[MgCO₃]=6.8×10^-6，K_sp[Mg（OH）₂]=1.8×10^-11）
（2）利用MgCl₂?6H₂O制備無水氯化鎂，需在干燥的______氣流中加熱，原因是______．
（3）反應I中CO（NH₂）₂與H₂O反應生成CO₂和NH₃?H₂O，還發(fā)生另一主要化學反應的離子方程式為______．
（4）某科研小組研究反應I在溫度為378K～398K時的反應時間、反應物配比等因素對制備納米氧化鎂產(chǎn)率的影響．請完成以下實驗設計表（表中不要留空格）：

實驗 編號	T/K	反應 時間/h	反應物的物質的量配比 n[CO（NH2）2]：n[MgCl2?6H2O]	實驗目的
①	378	3	3：1	（Ⅰ）實驗①和③探究______ ______； （Ⅱ）實驗②和④探究______； （Ⅲ）實驗②和______探究反應時間對產(chǎn)率的影響．
②	378	4	4：1
③	378	3
④	398	4	4：1

（5）如圖為反應I的溫度對納米MgO產(chǎn)率（曲線a）和粒徑（曲線b）的影響，請你歸納出溫度對納米MgO的制備有何影響的結論（至少寫出一條）：__________________．

Answer 1

【答案】分析：（1）結合K_sp[Mg（OH）₂]=c（Mg²⁺）?c²（OH^-）=1.8×10^-11計算c（OH^-），再利用Kw=c（H⁺）?c²（OH^-）計算c（H⁺），最后根據(jù)pH=-lgc（H⁺）計算．
（2）MgCl₂?6H₂O在受熱時易發(fā)生水解，需要抑制其水解．
（3）由工藝流程轉化關系可知，反應I中的目的是制備Mg（OH）₂，所以反應I中還發(fā)生Mg²⁺與氨水反應生成Mg （OH）₂與NH₄⁺．
（4）實驗根據(jù)控制變量法進行對比試驗，研究溫度、反應時間、反應物配比對氧化鎂產(chǎn)率，分析對比實驗的變量不同進行解答．
（5）由圖表中數(shù)據(jù)可知，在378K～398K，納米MgO的粒徑大小無明顯變化，在383K較低溫度下有利于形成較小的顆粒，納米MgO產(chǎn)率產(chǎn)率隨溫度的升高而增大．
解答：解：（1）由于K_sp[Mg（OH）₂]=c（Mg²⁺）?c²（OH^-）=1.8×10^-11，當溶液中c（Mg²⁺）=10^-3mol?L^-1，開始沉淀需要OH^-濃度為c（OH^-）==10^-4 mol?L^-1，所以c（H⁺）==10^-10mol?L^-1，pH=-lgc（H⁺）=-log10^-10=10．
故答案為；10．
（2）MgCl₂?6H₂O在受熱時易發(fā)生水解MgCl₂+2H₂O?Mg（OH）₂+2HCl，應在加熱時應不斷通入HCl氣體，抑制其水解．
故答案為：HCl；MgCl₂?6H₂O在受熱時易發(fā)生水解，為抑制其水解，在加熱時應不斷通入HCl氣體．
（3）由工藝流程轉化關系可知，反應I中的目的是制備Mg（OH）₂，所以反應I中還發(fā)生Mg²⁺與氨水反應生成Mg （OH）₂與NH₄⁺，反應離子方程式為Mg²⁺+2NH₃?H₂O=Mg （OH）₂↓+2NH₄⁺．
故答案為：Mg²⁺+2NH₃?H₂O=Mg （OH）₂↓+2NH₄⁺．
（4）實驗根據(jù)控制變量法進行對比試驗，研究溫度、反應時間、反應物配比對氧化鎂產(chǎn)率影響．
（Ⅰ）實驗①和③，溫度相同，反應時間相同，應研究反應物配比對氧化鎂產(chǎn)率的影響，③中反應物配比應為4：1；
（Ⅱ）實驗②和④，反應時間相同，反應物配比相同，溫度不同，應是探究溫度對產(chǎn)率的影響；
（Ⅲ）③中反應物配比應為4：1，實驗②和③，溫度相同、反應物配比相同，反應時間不同，探究反應時間對產(chǎn)率的影響．
故答案為：

實驗 編號	T/K	反應 時間/h	反應物的物質的量配比 n[CO（NH2）2]：n[MgCl2?6H2O]	實驗目的
①				（Ⅰ）反應物的物質的量配比對產(chǎn)率的影響； （Ⅱ）溫度對產(chǎn)率的影響； （Ⅲ）③
②
③			4：1
④

（5）由圖表中數(shù)據(jù)可知，在378K～398K，納米MgO的粒徑大小無明顯變化，在383K較低溫度下有利于形成較小的顆粒，納米MgO產(chǎn)率產(chǎn)率隨溫度的升高而增大．
故答案為：在378K～398K，納米MgO的粒徑大小無明顯變化，在383K較低溫度下有利于形成較小的顆粒，納米MgO產(chǎn)率產(chǎn)率隨溫度的升高而增大．
點評：考查溶度積計算、鹽類水解、對工藝流程的理解與條件的控制、對實驗數(shù)據(jù)圖象的分析、移動題目獲取信息能力等，難度中等，需要學生具備扎實的基礎與綜合運用知識分析問題、解決問題能力．