Question

（9分）蛇纹石矿可以看做MgO、Fe₂O₃、Al₂O₃、SiO₂组成。由蛇纹石制取碱式碳酸镁的实验流程如图所示：

（1）蛇纹石加盐酸溶解后，溶液里除了Mg²⁺外，还含有的金属离子是        。

氢氧化物	溶液pH
开始沉淀	沉淀完全	沉淀开始溶解	沉淀完全溶解
Fe（OH）3	2.3	3.4	沉淀不溶	沉淀不溶
Al（OH）3	3.3	5.2	7.8	12.8
Mg（OH）2	8.6	11.1	沉淀不溶	沉淀不溶

（2）进行Ⅰ操作时，控制溶液pH=6～7（有关氢氧化物沉淀的pH见上表），沉淀物A中含有     。该操作中Ca（OH）₂不能过量，若Ca（OH）₂过量，溶液pH会升高，可能导致        溶解，       会沉淀析出。

（3）物质循环使用，能节约资源。上述实验中，可以循环使用的物质是        。

（4）确定产品碱式碳酸镁（mMgCO₃•nMg（OH）₂•xH₂O）的组成。某同学组装仪器如图所示：

资料查询：MgCO₃、Mg（OH）₂受热易分解，各生成对应的两种氧化物。

实验测得：硬质玻璃管中剩余的固体质量为2.0g，D处浓H₂SO₄增重0.9g，E处碱石灰增重1.76g，A装置中NaOH溶液的作用是     ；在实验中要持续通入空气，其目的是       ；通过计算可得碱式碳酸镁的化学式为4MgCO₃•Mg（OH）₂•4H₂O。若将F装置去掉，对实验结果的影响是m值        （填“偏大”、“偏小”或“不变”，下同），x值        。

Answer

（1）Fe3+、Al3+

（2）氢氧化铁、氢氧化铝 Al（OH）3 ； Mg（OH）2

（3）CO2

（4）除去空气中的二氧化碳 使生成的二氧化碳和水蒸气能被驱赶出来，被浓硫酸和碱

石灰完全吸收 偏大 偏大

【解析】

试题分析：（1）蛇纹石加盐酸溶解，MgO、Fe2O3、Al2O3和HCl反应溶解，反应方程式分别为：MgO+2HCl=MgCl2+H2O，Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O，Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O．而SiO2不与盐酸反应，以沉淀的形式除去；

（2）由（1）知，此时溶液中除了Mg2+外，还含有Fe3+、Al3+杂质，需除去Fe3+、Al3+但不能损失Mg2+，因

Fe3++3H2O==Fe（OH）3+3H+和Al3++3H2O===Al（OH）3+3H+，利用平衡移动的原理，消耗H+使上述水解平衡向正反应方向移动，除去Fe3+、Al3+，加Ca（OH）2需将溶液的pH控制在7～8，若pH过高，会导致生成的Al（OH）3发生反应Al（OH）3+OH-=AlO2-+2H2O溶解，Mg（OH）2在pH为9.4时开始沉淀，所以碱性增强Mg（OH）2会沉淀，同时Mg2+也因转化为沉淀而损失;

（3）从实验步骤图知：上述实验中，步骤Ⅱ中通二氧化碳，生成碳酸钙，碳酸钙分解可得到二氧化碳，作为第Ⅱ步的原料，碱式碳酸镁分解得到CO2，可以循环使用的物质是CaCO3或CO2 。

（4）氢氧化钠易与二氧化碳反应，故氢氧化钠溶液的作用是除去空气中的二氧化碳；由于反应会生成二氧化碳和水蒸气，在实验中要持续通入空气，其目的是使生成的二氧化碳和水蒸气能被驱赶出来，被浓硫酸和碱石灰完全吸收；F装置主要是吸收空气中的二氧化碳和水蒸汽，若没有该装置，那么E装置就会吸收空气中二氧化碳和水，导致质量偏大，即测定的二氧化碳的量偏大，生成的水的量偏大，即m和x均会偏大。

考点：实验探究