Question

江蘇省東海縣礦產豐富，除了水晶制品名揚天下外，蛭石、蛇紋石等礦石儲量大，品位高，其相關的耐火、保溫隔熱材料（主要成分為MgO、Al₂O₃）工業也較發達．
某中學化學探究小組通過查閱相關資料，對蛭石的組成進行了實驗探究．
I、相關資料：①蛭石的成分可看成是由MgO、Fe₂O₃、Al₂O₃、SiO₂組成
②氫氧化物開始沉淀及沉淀完全時的pH

氫氧化物	Fe（OH）3	Mg（OH）2	Al（OH）3
沉淀的pH范圍	1.5-4.1	9.4-12.4	3.3-5.2

Ⅱ、相關實驗：

Ⅲ、實驗數據：
①礦石樣品質量為：8.22g     ②每次轉化所得固體成分只有一種
請你根據以上內容和中學化學知識回答以下問題
（1）寫出由D制一種紅色顏料的化學方程式：______ Fe₂O₃+3H₂O

Answer 1

【答案】分析：蛭石的成分可看成是由MgO、Fe₂O₃、Al₂O₃、SiO₂，每次轉化所得固體成分只有一種，由工藝流程圖可知固體A為SiO₂；濾液B含有氯化鎂、氯化鐵、氯化鋁等，濾液B加入氫氧化鈉溶液，由氫氧化鐵、氫氧化鎂、氫氧化鋁開始沉淀及沉淀完全時的pH值可知，固體D為氫氧化鐵，濾液C含有氯化鎂、偏鋁酸鈉、氯化鈉；濾液C通入二氧化碳，可知固體F為氫氧化鋁，濾液E含有氯化鎂、氯化鈉等．
（1）D為氫氧化鐵可以制備氧化鐵紅色顏料．
（2）濾液E含有氯化鎂、氯化鈉等，向濾液中加入足量的NaOH溶液，最后進行高溫灼燒可得氧化鎂．
（3）根據表中數據，控制溶液的pH在7～8之間，Mg²⁺沒有變化，Al³⁺轉化為AlO₂^-，只有Fe³⁺沉淀．
（4）固體A為SiO₂質量為2.4g，利用原子守恒，結合氫氧化鐵、氫氧化鋁沉淀質量計算8.22g中含有氧化鐵、氧化鋁的質量，再計算氧化鎂的質量，進而計算MgO、Al₂O₃、Fe₂O₃、SiO₂ 的物質的量之比．據此書寫化學式．
解答：解：蛭石的成分可看成是由MgO、Fe₂O₃、Al₂O₃、SiO₂，每次轉化所得固體成分只有一種，由工藝流程圖可知固體A為SiO₂；濾液B含有氯化鎂、氯化鐵、氯化鋁等，濾液B加入氫氧化鈉溶液，由氫氧化鐵、氫氧化鎂、氫氧化鋁開始沉淀及沉淀完全時的pH值可知，固體D為氫氧化鐵，濾液C含有氯化鎂、偏鋁酸鈉、氯化鈉；濾液C通入二氧化碳，可知固體F為氫氧化鋁，濾液E含有氯化鎂、氯化鈉等．
（1）D為氫氧化鐵可以加熱分解制備氧化鐵紅色顏料，反應方程式為2Fe（OH）₃Fe₂O₃+3H₂O．
故答案為：2Fe（OH）₃Fe₂O₃+3H₂O．
（2）濾液E含有氯化鎂、氯化鈉等，向將所得的濾液E中加入足量的NaOH溶液，再進行過濾、洗滌、干燥，得氫氧化鎂沉淀，最后進行高溫灼燒氫氧化鎂可以生成氧化鎂，制取耐火材料．
故答案為：向將所得的濾液E中加入足量的NaOH溶液，再進行過濾、洗滌、干燥，最后進行高溫灼燒．
（3）根據表中數據，控制溶液的pH在7～8之間，Mg²⁺沒有變化，Al³⁺轉化為AlO₂^-，只有Fe³⁺沉淀，保證沉淀只有Fe（OH）₃．
故答案為：根據表中數據，控制溶液的pH在7～8之間，Mg²⁺沒有變化，Al³⁺轉化為AlO₂^-，只有Fe³⁺沉淀，保證沉淀只有Fe（OH）₃．
（4）固體A為SiO₂質量為2.4g，物質的量為=0.04mol；
D為氫氧化鐵，質量為2.14g，物質的量為=0.02mol，根據鐵元素守恒可知氧化鐵物質的量為0.01mol，質量為0.01mol×160g/mol=1.6g；
F為氫氧化鋁，質量為1.56g，物質的量為=0.02mol，根據鋁元素守恒可知氧化鋁物質的量為0.01mol，質量為0.01mol×102g/mol=1.02g；
故氧化鎂的質量為8.22g-2.4g-1.6g-1.02g=3.2g，物質的量為=0.08mol，
所以n（MgO）：n（Al₂O₃）：n（Fe₂O₃）：n（SiO₂ ）=0.04mol：0.01mol：0.01mol：0.02mol=4：1：1：2．
所以用氧化物的形式表示蛭石組成的化學式為8MgO?Al₂O₃?Fe₂O₃?4SiO₂．
故答案為：8MgO?Al₂O₃?Fe₂O₃?4SiO₂．
點評：本題考查Mg、Al、Fe、Si等元素化合物知識與物質的分離提純的應用、物質的量計算等知識點，難度中等，理解工藝流程圖是解題關鍵，是對知識的綜合運用與對學生能力考查．