Question

11．鎂及其化合物有廣泛用途．工業上以菱鎂礦（主要成分為MgCO₃，含SiO₂以及少量FeCO₃等雜質）為原料制備納米氧化鎂的實驗流程如下：

（1）加入H₂O₂氧化時，發生反應的離子方程式為2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O．
（2）在實驗室煅燒濾渣2制得的金屬氧化物為Fe₂O₃（填化學式），需要的儀器除酒精燈、三腳架以外，還需要②③（填序號）．
    ①蒸發皿     ②坩堝   ③泥三角     ④石棉網
（3）在一定條件下CO（NH₂）₂可與H₂O反應生成CO₂和一種弱堿，反應的化學方程式為CO（NH₂）₂+3H₂O=CO₂↑+2NH₃•H₂O．
（4）25℃時，加入CO（NH₂）₂至開始產生沉淀，溶液的pH=10時，c（Mg²⁺）=1.8×10^-3mol•L^-1（已知25℃，Ksp[Mg（OH）₂]=1.8×10^-11）．
（5）工業上還可用氯化鎂和碳酸銨為原料，采用直接沉淀法制務納米MgO．如圖1為反應溫度對納米MgO產率和粒徑的影響，據圖分析反應的最佳溫度為50°C．
（6）Mg-H₂O₂電池可用于驅動無人駕駛的潛航器．該電池以海水為電解質溶液，示意圖2如下．該電池工作時，石墨電極發生的電極反應為H₂O₂+2e^-=2OH^-．

Answer 1

分析 以菱鐵礦（主要成分為MgCO₃，含少量FeCO₃、SiO₂）為原料，加入稀硫酸酸溶過濾得到濾液為硫酸鎂，硫酸亞鐵溶液，濾渣1為SiO₂，濾液中加入過氧化氫氧化亞鐵離子為鐵離子，加入一水合氨調節溶液PH沉淀鐵離子，過濾得到濾渣為氫氧化鐵沉淀，濾液為硫酸鎂溶液，蒸發濃縮，冷卻結晶，過濾洗滌制備硫酸鎂，加入CO（NH₂）₂至開始產生沉淀，加入PVA過濾干燥得到氫氧化鎂沉淀，高溫煅燒制備高純氧化鎂，
（1）過氧化氫氧化亞鐵離子為鐵離子，易于除去不會引入新的雜質；
（2）上述分析可知煅燒濾渣2為氫氧化鐵制得的金屬氧化物是氫氧化鐵分解生成的氧化鐵，灼燒固體需要在坩堝中灼燒；
（3）在一定條件下CO（NH₂）₂可與H₂O反應生成CO₂和一種弱堿，依據原子守恒可知弱堿為一水合氨；
（4）依據溶度積計算得到；
（5）圖象分析可知在50°C時氧化鎂產率最大；
（6）該原電池中，鎂作負極，石墨做正極，正極上雙氧水得電子生成氫氧根離子；

解答 解：（1）過氧化氫時綠色氧化劑，氧化亞鐵離子不會引入新的雜質，氧化亞鐵離子的離子方程式為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
故答案為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
（2）煅燒濾渣2為氫氧化鐵制得的金屬氧化物是氫氧化鐵分解生成的氧化鐵，化學式為Fe₂O₃，灼燒固體需要在坩堝中灼燒，需要的儀器除酒精燈、三腳架以外，還需要坩堝、泥三角；
故答案為：Fe₂O₃，②③；
（3）在一定條件下CO（NH₂）₂可與H₂O反應生成CO₂和一種弱堿，依據原子守恒可知弱堿為一水合氨，反應的化學方程式為：CO（NH₂）₂+3H₂O=CO₂↑+2NH₃•H₂O；
故答案為：CO（NH₂）₂+3H₂O=CO₂↑+2NH₃•H₂O；
（4）已知25℃，Ksp[Mg（OH）₂]=1.8×10^-11），25℃時，加入CO（NH₂）₂至開始產生沉淀，溶液的pH=10，c（OH^-）=$\frac{1{0}^{-14}}{1{0}^{-10}}$=10^-4mol/L，Ksp=c（Mg²⁺）c²（OH^-）=1.8×10^-11，c（Mg²⁺）=$\frac{1.8×1{0}^{-11}}{（1{0}^{-4}）^{2}}$=1.8×10^-3mol/L；
故答案為：1.8×10^-3；
（5）圖1為反應溫度對納米MgO產率和粒徑的影響，據圖分析50°C時氧化鎂產率最大，反應的最佳溫度為
50°C，
故答案為：50° C；
（6）該原電池中，鎂作負極，正極上雙氧水得電子生成氫氧根離子，電極反應式為H₂O₂+2e^-=2OH^-，
故答案為：H₂O₂+2e^-=2OH^-．

點評 本題考查了物質分離方法和提純過程分析判斷，原電池原理和電極反應書寫，溶度積常數的計算分析，掌握基礎是關鍵，題目難度中等．