Question

11．硫酸鎂還原熱解制高純氧化鎂是一種新的探索．以菱鎂礦（主要成分為MgCO₃，含少量FeCO₃等不溶性雜質(zhì)）為原料制備高純氧化鎂的實(shí)驗(yàn)流程如圖：

（1）MgCO₃在酸溶時(shí)的化學(xué)反應(yīng)方程式為MgCO₃+H₂SO₄═MgSO₄+H₂O+CO₂↑．
（2）氧化過(guò)程中需要加入氧化劑，該氧化劑的最佳選擇是H₂O₂．
（3）濾渣2的成分是Fe（OH）₃；其Ksp的最大值約為1×10^-35．
（4）煅燒過(guò)程存在以下反應(yīng)：2MgSO₄+C$\frac{\underline{\;800℃\;}}{\;}$2MgO+2SO₂↑+CO₂↑
MgSO₄+C$\frac{\underline{\;800℃\;}}{\;}$MgO+SO₂↑+CO↑MgSO₄+3C$\frac{\underline{\;800℃\;}}{\;}$MgO+S↑+3CO↑
①實(shí)驗(yàn)室中煅燒需要的儀器除酒精燈、三腳架以外，還需要BC．
A．蒸發(fā)皿      B．坩堝       C．泥三角       D．石棉網(wǎng)
利用如圖裝置對(duì)煅燒產(chǎn)生的氣體分別進(jìn)行吸收或收集

②D中收集的氣體是CO．
③B中盛放的溶液可以是d（填字母）．
a．NaOH溶液    b．Na₂CO₃溶液c．稀硝酸      d．KMnO₄溶液
④A中得到的淡黃色固體與熱的NaOH溶液反應(yīng)，產(chǎn)物中元素最高價(jià)態(tài)為+4，寫(xiě)出該反應(yīng)的離子方程式：3S+6OH^-2$\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$S^2-+SO₃^2-+3H₂O．

Answer 1

分析 以菱鐵礦（主要成分為MgCO₃，含少量FeCO₃）為原料，加入稀硫酸酸溶過(guò)濾得到濾液為硫酸鎂，硫酸亞鐵溶液，濾渣1為不溶物，濾液中加入過(guò)氧化氫氧化亞鐵離子為鐵離子，加入一水合氨調(diào)節(jié)溶液PH沉淀鐵離子，過(guò)濾得到濾渣2為氫氧化鐵沉淀，濾液為硫酸鎂溶液，蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過(guò)濾洗滌制備硫酸鎂，和木炭高溫煅燒制備高純氧化鎂．
（1）MgCO₃和H₂SO₄發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)生成MgSO₄、H₂O和CO₂，根據(jù)反應(yīng)物和生成物的質(zhì)量守恒書(shū)寫(xiě)方程式；
（2）加入的氧化劑能氧化亞鐵離子轉(zhuǎn)化為鐵離子且不能引進(jìn)新的雜質(zhì)；
（3）通過(guò)以上分析知，濾渣2是Fe（OH）₃；溶液的pH=4，則溶液中c（OH^-）=$\frac{1{0}^{-14}}{1{0}^{-4}}$mol/L=10^-10mol/L，當(dāng)溶液中c（Fe³⁺）≤10^-5 mol/L時(shí)Fe³⁺完全沉淀，據(jù)此計(jì)算Ksp[Fe（OH）₃]；
（4）①灼燒固體藥品的儀器是坩堝，需要在泥三角上進(jìn)行加熱；
②煅燒得到的氣體主要有SO₂、CO₂、CO、S，產(chǎn)生的氣體進(jìn)行分步吸收或收集，所以通過(guò)A使硫蒸氣冷凝下來(lái)，再通過(guò)B裝置高錳酸鉀溶液吸收SO₂，通過(guò)C中的氫氧化鈉溶液吸收CO₂，最后剩余CO氣體在D中收集；
③B溶液的目的是吸收SO₂但不能吸收CO₂，所以該處溶液應(yīng)該具有強(qiáng)氧化性，能和SO₂反應(yīng)但不能產(chǎn)生新的雜質(zhì)；
④氧化還原反應(yīng)中有化合價(jià)升高的物質(zhì)也有化合價(jià)降低的物質(zhì)，產(chǎn)物中元素最高價(jià)態(tài)為+4，NaOH沒(méi)有氧化性，所以只能是S發(fā)生歧化反應(yīng)，S元素化合價(jià)降低為-2價(jià)，所以該離子反應(yīng)產(chǎn)物有S^2-和SO₃²．

解答 解：（1）MgCO₃和H₂SO₄發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)生成MgSO₄、H₂O和CO₂，根據(jù)反應(yīng)物和生成物書(shū)寫(xiě)方程式為MgCO₃+H₂SO₄═MgSO₄+H₂O+CO₂↑，
故答案為：MgCO₃+H₂SO₄═MgSO₄+H₂O+CO₂↑；
（2）加入被稱作綠色氧化劑的H₂O₂，故答案為：H₂O₂；
（3）通過(guò)以上分析知，濾渣2是Fe（OH）₃；溶液的pH=4，則溶液中c（OH^-）=$\frac{1{0}^{-14}}{1{0}^{-4}}$mol/L=10^-10mol/L，當(dāng)溶液中c（Fe³⁺）≤10^-5 mol/L時(shí)Fe³⁺完全沉淀，Ksp[Fe（OH）₃]=c（OH^-）³．c（Fe³⁺）=（10^-10）³.10^-5=1×10^-35，
故答案為：Fe（OH）₃；1×10^-35；
（4）①灼燒固體藥品的儀器是坩堝，需要在泥三角上進(jìn)行加熱，所以還需要的儀器是坩堝和泥三角，
故選BC；
②煅燒得到的氣體主要有SO₂、CO₂、CO、S，產(chǎn)生的氣體進(jìn)行分步吸收或收集，所以通過(guò)A使硫蒸氣冷凝下來(lái)，再通過(guò)B裝置高錳酸鉀溶液吸收SO₂，通過(guò)C中的氫氧化鈉溶液吸收CO₂，最后剩余CO氣體在D中收集，
故答案為：CO；
③B溶液的目的是吸收SO₂但不能吸收CO₂，所以該處溶液應(yīng)該具有強(qiáng)氧化性，能和SO₂反應(yīng)但不能產(chǎn)生新的雜質(zhì)，
a．NaOH溶液能吸收二氧化碳，且沒(méi)有強(qiáng)氧化性，不符合條件，故錯(cuò)誤；
b．Na₂CO₃溶液能吸收二氧化碳，且沒(méi)有強(qiáng)氧化性，不符合條件，故錯(cuò)誤；
c．稀硝酸具有強(qiáng)氧化性，但不能吸收二氧化硫，故錯(cuò)誤；
d．KMnO₄溶液具有強(qiáng)氧化性，且能吸收二氧化硫，故正確；
故選d；
④氧化還原反應(yīng)中有化合價(jià)升高的物質(zhì)也有化合價(jià)降低的物質(zhì)，產(chǎn)物中元素最高價(jià)態(tài)為+4，NaOH沒(méi)有氧化性，所以只能是S發(fā)生歧化反應(yīng)，S元素化合價(jià)降低為-2價(jià)，所以該離子反應(yīng)產(chǎn)物有S^2-和SO₃^2-，根據(jù)反應(yīng)物和生成物及反應(yīng)條件知，該離子反應(yīng)方程式為3S+6OH^-$\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$2S^2-+SO₃^2-+3H₂O，
故答案為：3S+6OH^-2$\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$S^2-+SO₃^2-+3H₂O．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)分離和提純，為高頻考點(diǎn)，涉及氧化還原反應(yīng)、除雜、物質(zhì)檢驗(yàn)、儀器的選取、溶度積常數(shù)等知識(shí)點(diǎn)，綜合性較強(qiáng)，明確反應(yīng)原理、基本操作、儀器的用途、難溶物溶解平衡等即可解答，注意除雜時(shí)要除去雜質(zhì)且不能引進(jìn)新的雜質(zhì)，易錯(cuò)點(diǎn)是（4）③題，注意SO₂和CO₂混合氣體檢驗(yàn)先后順序及所用的試劑，題目難度中等．