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19.氧化鎂在醫藥、建筑等行業應用廣泛.硫酸鎂還原熱解制備高純氧化鎂是一種新的探索.以菱鎂礦(主要成分為MgCO3,含少量FeCO3)為原料制備高純氧化鎂的實驗流程如圖1:
(1)試劑X為H2O2(填化學式),發生反應的離子反應方程式為4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O.
(2)濾渣2的成分是Fe(OH)3(填化學式).
(3)操作3包括蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥等一系列操作,在此過程中玻璃棒的作用是①③(填代號)
①引流  ②攪拌加速溶解  ③攪拌使溶液受熱均勻,防止暴沸
(4)煅燒過程存在以下反應:

2MgSO4+C$\frac{\underline{\;800℃\;}}{\;}$2MgO+2SO2↑+CO2
MgSO4+C$\frac{\underline{\;800℃\;}}{\;}$MgO+SO2↑+CO↑
MgSO4+3C$\frac{\underline{\;800℃\;}}{\;}$MgO+S↑+3CO↑
利用圖2裝置對煅燒產生的氣體進行分步吸收或收集.
①D中收集的氣體是CO(填化學式).
②B中盛放的溶液可以是c(填字母).
a.NaOH溶液  b.Na2CO3溶液  c.KMnO4溶液  d.稀硝酸
③A中得到的淡黃色固體與熱的NaOH溶液反應,產物中元素最高價態為+4,寫出該反應的離子方程式:3S+6OH-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2S2-+SO32-+3H2O.

分析 菱鎂礦加入過量的硫酸溶解,過濾得到濾液中含有MgSO4、FeSO4及剩余的硫酸,濾液中加入試劑X是將溶液中Fe2+氧化為Fe3+,再加入試劑Y,調節溶液pH,使Fe3+轉化為Fe(OH)3沉淀,再過濾除去,整個過程不能引入新雜質,故試劑X最好為H2O2,被還原得到水,試劑Y為MgO、MgCO3等,濾液2中含有硫酸鎂,經過蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥得到硫酸鎂晶體,硫酸鎂與木炭煅燒得到MgO.
(1)過氧化氫在酸性條件下將溶液中Fe2+氧化為Fe3+;
(2)加入試劑Y,調節溶液pH,使Fe3+轉化為Fe(OH)3沉淀,再過濾除去;
(3)從溶液中獲得晶體,需要經過蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥,在此過程中用玻璃棒攪拌使溶液受熱均勻,防止暴沸,過濾中需要引流;
(4)煅燒得到的氣體主要有SO2、CO2、CO、S(蒸汽),產生的氣體進行分步吸收或收集,所以通過A使硫蒸氣冷凝下來,應通過B裝置高錳酸鉀溶液吸收二氧化硫,通過C中的氫氧化鈉溶液吸收二氧化碳,最后剩余一氧化碳氣體在D中收集.

解答 解:菱鎂礦加入過量的硫酸溶解,過濾得到濾液中含有MgSO4、FeSO4及剩余的硫酸,濾液中加入試劑X是將溶液中Fe2+氧化為Fe3+,再加入試劑Y,調節溶液pH,使Fe3+轉化為Fe(OH)3沉淀,再過濾除去,整個過程不能引入新雜質,故試劑X最好為H2O2,被還原得到水,試劑Y為MgO、MgCO3等,濾液2中含有硫酸鎂,經過蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥得到硫酸鎂晶體,硫酸鎂與木炭煅燒得到MgO.
(1)由上述分析可知,試劑X為H2O2,過氧化氫在酸性條件下將溶液中Fe2+氧化為Fe3+,反應離子方程式為:4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O,
故答案為:H2O2;4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O;
(2)加入試劑Y,調節溶液pH,使Fe3+轉化為Fe(OH)3沉淀,再過濾除去,濾渣2為Fe(OH)3,
故答案為:Fe(OH)3;
(3)從溶液中獲得晶體,需要經過蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥,在此過程中用玻璃棒攪拌使溶液受熱均勻,防止暴沸,過濾中需要引流,
故答案為:蒸發濃縮、過濾;①③;
(4)煅燒得到的氣體主要有SO2、CO2、CO、S(蒸汽),產生的氣體進行分步吸收或收集,所以通過A使硫蒸氣冷凝下來,應通過B裝置高錳酸鉀溶液吸收二氧化硫,通過C中的氫氧化鈉溶液吸收二氧化碳,最后剩余一氧化碳氣體在D中收集.
①D中收集的氣體是CO,故答案為:CO;
②a.NaOH溶液吸收二氧化硫、二氧化碳,故錯誤
b.碳酸鈉可以吸收二氧化硫,且生成二氧化碳,故錯誤;
c.KMnO4具有強氧化性,可以氧化吸收二氧化硫,故正確;
d.硝酸具有強氧化性,氧化吸收二氧化硫,但硝酸被還原為氮的氧化物,故錯誤,
故答案為:c;
③A中得到的淡黃色固體與熱的NaOH溶液反應,依據氧化還原反應原理,產物中元素最高價態為+4,最低價為-2價,反應的離子方程式為:3S+6OH-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2S2-+SO32-+3H2O,
故答案為:3S+6OH-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2S2-+SO32-+3H2O.

點評 本題考查物質制備方案、化學實驗、物質的分離提純、對操作及試劑的分析評價等,是對學生綜合能力的考查,需要學生具備扎實基礎與知識遷移運用能力,難度中等.

練習冊系列答案
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B.銅片溶解,產生無色氣體,該氣體為H2
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(2)反應①的化學方程式為2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2;要檢驗廢液中是否含有Fe3+所需的試劑是KSCN(填化學式)溶液.
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4.某混合物A,含有Al2(SO43、Al2O3和Fe2O3,在一定條件下可實現下圖所示的變化.


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