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：8.22 g

②實驗過程中得到固體的質量：A—2.40 g、D—2.14 g、F—1.56 g

③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)過濾操作需要的玻璃儀器有：_____________________________________。

(2)寫出由D制一種紅色顏料的化學方程式：_____________________________________。

(3)工業上的耐火材料通常由F及濾液E進一步轉化而成，請你根據濾液E中可能含有的成分，設計一個從濾液E制取耐火材料的實驗方法：__________________________。

(4)濾液B與NaOH溶液反應時，應控制溶液的pH在7～8之間，這是因為_______________________________________________________。

(5)通過計算，寫出用氧化物的形式表示蛭石組成的化學式：___________________________。

 

Answer 1

(1)漏斗、燒杯、玻璃棒

(2)2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O

(3)將所得的濾液E加熱煮沸一定時間(或向濾液中加入足量的NaOH溶液)，再進行過濾、洗滌、干燥，最后進行高溫灼燒

(4)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Fe(OH)3沉淀

(5)8MgO·Al2O3·Fe2O3·4SiO2

【解析】本題關鍵是要看明白流程圖各步的反應以及原理。混合物MgO、Fe2O3、Al2O3、SiO2加入鹽酸，得固體A為SiO2，濾液中加入氫氧化鈉得沉淀D為Fe(OH)3，濾液C中含有Mg2＋和AlO2-，通入CO2生成Al(OH)3沉淀。(1)過濾操作所需的玻璃儀器：漏斗、燒杯、玻璃棒。(2)D制一種紅色顏料的化學方程式：2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O。(3)所得的濾液E中含有Mg2＋，因而可加入堿生成氫氧化鎂沉淀，然后加熱分解即得耐火材料氧化鎂。(4)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Fe(OH)3沉淀。

(5)n(SiO2)＝＝0.04 mol

2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O

214 g　　　　　1 mol

2．14 g　　　　n(Fe2O3)

列式解得：n(Fe2O3)＝0.01 mol

m(Fe2O3)＝0.01 mol×160 g·mol－1＝1.60 g

2Al(OH)3Al2O3＋3H2O

156 g　　　　 1 mol

1．56 g　　 n(Al2O3)

列式解得：n(Al2O3)＝0.01 mol

m(Al2O3)＝0.01 mol×102 g·mol－1＝1.02 g

m(MgO)＝8.22 g－2.40 g－1.60 g－1.02 g＝3.20 g

n(MgO)＝＝0.08 mol

則n(MgO)∶n(Fe2O3)∶n(Al2O3)∶n(SiO2)＝0.08 mol∶0.01 mol∶0.01 mol∶0.04 mol＝8∶1∶1∶4

即該蛭石礦的組成為8 MgO·Al2O3·Fe2O3·4SiO2。