Question

15．碳酸鎂水合物是制備鎂產品的中間體，工業上從弱堿性鹵水（主要成分為MgCl₂）中獲取MgCO₃•3H₂O的方法如下：

（1）寫出沉淀過程的離子方程式Mg²⁺+CO₂+2OH^-+2H₂O═MgCO₃•3H₂O↓．
（2）沉淀過程的pH隨時間的變化如圖1所示，沉淀過程的操作為c（填序號）．

a．向鹵水中滴加NaOH溶液，同時通入CO₂
b．向NaOH溶液中滴加鹵水，同時通入CO₂
c．向鹵水中通入CO₂至飽和，然后滴加NaOH溶液，同時繼續通入CO₂
d．向NaOH溶液中通入CO₂至飽和，然后滴加鹵水，同時繼續通入CO₂
（3）沉淀過程的c（Mg²⁺）隨時間的變化如圖2所示，不同溫度下所得到的沉淀產物如圖3所示，沉淀過程選擇的溫度為313K，理由是較高的溫度能夠加快沉淀反應的速率，也使得溶液中殘留的c（Mg²⁺）較小，提高Mg²⁺的沉淀率，但溫度過高易生成Mg₅（OH）₂（CO₃）₄•4H₂O．
（4）寫出MgCO₃•3H₂O在323K溫度時發生轉化的化學方程式5MgCO₃•3H₂O$\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$Mg₅（OH）₂（CO₃）₄•4H₂O+CO₂↑+10H₂O．
（5）在洗滌步驟中，表明產物洗滌干凈的操作為取最后一次洗滌濾液，向其中加入HNO₃酸化的AgNO₃溶液，若無白色沉淀生成，則已洗滌干凈．

Answer 1

分析 從弱堿性鹵水（主要成分為MgCl₂）中獲取MgCO₃•3H₂O，在鹵水中加氫氧化鈉并通入二氧化碳得碳酸鎂晶體沉淀，經洗滌、烘干、得MgCO₃•3H₂O，
（1）沉淀過程中生成MgCO₃•3H₂O↓，根據電荷守恒和元素守恒書寫反應的離子方程式；
（2）根據圖1可知，沉淀過程的pH隨時間的變化是先變小后增大，然后保持在9-10之間左右，而溶液起始的PH值在7-8左右，據此判斷；
（3）根據圖2可知，較高的溫度能夠加快沉淀反應的速率，也使得溶液中殘留的c（Mg²⁺）較小，根據圖3可知，323K時，Mg²⁺生成Mg₅（OH）₂（CO₃）₄•4H₂O沉淀；
（4）MgCO₃•3H₂O在323K溫度時轉化成Mg₅（OH）₂（CO₃）₄•4H₂O，根據元素守恒書寫化學方程式；
（5）在洗滌步驟中，沉淀是從含有氯離子的溶液中析出的，所以可以通過檢驗氯離子判斷產物洗滌是否干凈．

解答 解：從弱堿性鹵水（主要成分為MgCl₂）中獲取MgCO₃•3H₂O，在鹵水中加氫氧化鈉并通入二氧化碳得碳酸鎂晶體沉淀，經洗滌、烘干、得MgCO₃•3H₂O，
（1）沉淀過程中生成MgCO₃•3H₂O↓，反應的離子方程式為Mg²⁺+CO₂+2OH^-+2H₂O═MgCO₃•3H₂O↓，
故答案為：Mg²⁺+CO₂+2OH^-+2H₂O═MgCO₃•3H₂O↓；
（2）根據圖1可知，沉淀過程的pH隨時間的變化是先變小后增大，然后保持在9-10之間左右，而溶液起始的PH值在7-8左右，所以沉淀過程的操作為向鹵水中通入CO₂至飽和，然后滴加NaOH溶液，同時繼續通入CO₂，故選c；
（3）根據圖2可知，較高的溫度能夠加快沉淀反應的速率，也使得溶液中殘留的c（Mg²⁺）較小，根據圖3可知，323K時，Mg²⁺生成Mg₅（OH）₂（CO₃）₄•4H₂O沉淀，所以選擇的溫度為313K，理由是較高的溫度能夠加快沉淀反應的速率，也使得溶液中殘留的c（Mg²⁺）較小，提高Mg²⁺的沉淀率，但溫度過高易生成Mg₅（OH）₂（CO₃）₄•4H₂O，
故答案為：313K；較高的溫度能夠加快沉淀反應的速率，也使得溶液中殘留的c（Mg²⁺）較小，提高Mg²⁺的沉淀率，但溫度過高易生成Mg₅（OH）₂（CO₃）₄•4H₂O；
（4）MgCO₃•3H₂O在323K溫度時轉化成Mg₅（OH）₂（CO₃）₄•4H₂O，反應的化學方程式為5MgCO₃•3H₂O$\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$Mg₅（OH）₂（CO₃）₄•4H₂O+CO₂↑+10H₂O，
故答案為：5MgCO₃•3H₂O$\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$Mg₅（OH）₂（CO₃）₄•4H₂O+CO₂↑+10H₂O；
（5）在洗滌步驟中，沉淀是從含有氯離子的溶液中析出的，所以可以通過檢驗氯離子判斷產物洗滌是否干凈，所以表明產物洗滌干凈的操作為取最后一次洗滌濾液，向其中加入HNO₃酸化的AgNO₃溶液，若無白色沉淀生成，則已洗滌干凈，
故答案為：取最后一次洗滌濾液，向其中加入HNO₃酸化的AgNO₃溶液，若無白色沉淀生成，則已洗滌干凈．

點評 本題考查制備實驗方案的設計，為高考考點，準確理解工業原理、掌握實驗基本操作為解答的關鍵，側重分析與實驗能力的考查，題目難度不大．