Question

2．納米氧化鎂具有特殊的熱、光、電、力學(xué)和化學(xué)等性能，有廣泛的應(yīng)用前景．如圖是利用海水制鹽的副產(chǎn)品制備納米氧化鎂的流程圖．

（1）操作I包括蒸發(fā)結(jié)晶、過(guò)濾．
（2）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(yīng)為10．（已知：Ksp[Mg（OH）₂]=1.8×10^-11）
（3）反應(yīng)I中CO（NH₂）₂與H₂0反應(yīng)生成C0₂和NH₃•H₂0，還發(fā)生另一主要化學(xué)反應(yīng)的離子方程式為Mg²⁺+2NH₃•H₂0=Mg（OH）₂↓+2NH₄⁺．
（4）某科研小組研究反應(yīng)I在378K～398K時(shí)的反應(yīng)時(shí)問(wèn)、反應(yīng)物的物質(zhì)的量配比等因素對(duì)制備納米氧化鎂產(chǎn)率的影響．請(qǐng)完成以下實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)表：

實(shí)驗(yàn)編號(hào)	T/K	反應(yīng)時(shí)間/h	反應(yīng)物的物質(zhì)的量配比n[CO（NH2）2]：n[MgCl2.6H2O]	實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/TD>
①	378	3	3：1	（I）實(shí)驗(yàn)①和③探究反應(yīng)物的物質(zhì)的量配比對(duì)產(chǎn)率的影響 （II）實(shí)驗(yàn)②和④探究溫度對(duì)產(chǎn)率的影響 （III）實(shí)驗(yàn)②和③探究反應(yīng)時(shí)間對(duì)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(yīng)的溫度對(duì)納米MgO產(chǎn)率的影響．請(qǐng)歸納出溫度對(duì)納米MgO產(chǎn)率的影響規(guī)律其他條件相同時(shí)，在378K～398K，納米MgO的產(chǎn)率隨溫度升高而升高，之后納米MgO的產(chǎn)率隨溫度升高而降低．（或其他條件相同時(shí)，納米MgO的產(chǎn)率隨溫度的升高先升高后降低）．

Answer 1

分析 利用海水制鹽的副產(chǎn)品制備納米氧化鎂的流程：海水曬鹽，過(guò)濾得到粗鹽、母液，母液中含有氯化鎂，加入尿素，反應(yīng)I中CO（NH₂）₂與H₂0反應(yīng)生成C0₂和NH₃•H₂0，Mg²⁺+2NH₃•H₂0=Mg（OH）₂↓+2NH₄⁺，過(guò)濾得到Mg（OH）₂沉淀，煅燒Mg（OH）₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$MgO+H₂0，得到氧化鎂．
（1）分離固體和液體常用過(guò)濾的方法；
（2）結(jié)合K_sp[Mg（OH）₂]=c（Mg²⁺）•c²（OH^-）=1.8×10^-11計(jì)算c（OH^-），再利用Kw=c（H⁺）•c²（OH^-）計(jì)算c（H⁺），最后根據(jù)pH=-lgc（H⁺）計(jì)算；
（3）由工藝流程轉(zhuǎn)化關(guān)系可知，反應(yīng)I中的目的是制備Mg（OH）₂，所以反應(yīng)I中還發(fā)生Mg²⁺與氨水反應(yīng)生成Mg （OH）₂與NH₄⁺；
（4）實(shí)驗(yàn)根據(jù)控制變量法進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，研究溫度、反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)物配比對(duì)氧化鎂產(chǎn)率，分析對(duì)比實(shí)驗(yàn)的變量不同進(jìn)行解答；
（5）由圖表中數(shù)據(jù)可知，在378K～398K，納米MgO的產(chǎn)率隨溫度升高而升高，在393K之后納米MgO的產(chǎn)率隨溫度升高而降低．

解答 解：（1）粗鹽含有雜質(zhì)，海水曬鹽，過(guò)濾得到粗鹽、母液，
故答案為：過(guò)濾；
（2）由于K_sp[Mg（OH）₂]=c（Mg²⁺）•c²（OH^-）=1.8×10^-11，當(dāng)溶液中c（Mg²⁺）=10^-3mol•L^-1，開(kāi)始沉淀需要OH^-濃度為c（OH^-）=$\sqrt{\frac{1.8×1{0}^{-11}}{1.8×1{0}^{-3}}}$=10^-4 mol•L^-1，所以c（H⁺）=$\frac{1{0}^{-14}}{1{0}^{-4}}$=10^-10mol•L^-1，pH=-lgc（H⁺）=-log10^-10=10．
故答案為；10；
（3）由工藝流程轉(zhuǎn)化關(guān)系可知，加入尿素，反應(yīng)I中CO（NH₂）₂與H₂0反應(yīng)生成C0₂和NH₃•H₂0，反應(yīng)I中的目的是制備Mg（OH）₂，所以反應(yīng)I中還發(fā)生Mg²⁺與氨水反應(yīng)生成Mg （OH）₂與NH₄⁺，反應(yīng)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(shí)驗(yàn)根據(jù)控制變量法進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，研究溫度、反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)物配比對(duì)氧化鎂產(chǎn)率影響．
（Ⅰ）實(shí)驗(yàn)①和③，溫度相同，反應(yīng)時(shí)間相同，應(yīng)研究反應(yīng)物配比對(duì)氧化鎂產(chǎn)率的影響，③中反應(yīng)物配比應(yīng)為4：1；
（Ⅱ）實(shí)驗(yàn)②和④，反應(yīng)時(shí)間相同，反應(yīng)物配比相同，溫度不同，應(yīng)是探究溫度對(duì)產(chǎn)率的影響；
（Ⅲ）③中反應(yīng)物配比應(yīng)為4：1，實(shí)驗(yàn)②和③，溫度相同、反應(yīng)物配比相同，反應(yīng)時(shí)間不同，探究反應(yīng)時(shí)間對(duì)產(chǎn)率的影響；
故答案為：

實(shí)驗(yàn) 編號(hào)	T/K	反應(yīng) 時(shí)間/h	反應(yīng)物的物質(zhì)的量配比 n[CO（NH2）2]：n[MgCl2•6H2O]	實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/TD>
①				（Ⅰ）反應(yīng)物的物質(zhì)的量配比對(duì)產(chǎn)率的影響； （Ⅱ）溫度對(duì)產(chǎn)率的影響； （Ⅲ）③
②
③			4：1
④

（5）由圖表中數(shù)據(jù)可知，其他條件相同時(shí)，在378K～398K，納米MgO的產(chǎn)率隨溫度升高而升高，之后納米MgO的產(chǎn)率隨溫度升高而降低（或其他條件相同時(shí)，納米MgO的產(chǎn)率隨溫度的升高先升高后降低），
故答案為：其他條件相同時(shí)，在378K～398K，納米MgO的產(chǎn)率隨溫度升高而升高，之后納米MgO的產(chǎn)率隨溫度升高而降低（或其他條件相同時(shí)，納米MgO的產(chǎn)率隨溫度的升高先升高后降低）．

點(diǎn)評(píng) 本題考查溶度積計(jì)算、鹽類(lèi)水解、對(duì)工藝流程的理解與條件的控制、對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)圖象的分析、移動(dòng)題目獲取信息能力等，題目難度中等，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)與綜合運(yùn)用知識(shí)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題能力．