Question

硼鎂泥是硼鎂礦（主要成分：MgO?B₂O₃）生產(chǎn)硼砂（Na₂B₄O₇）的廢渣，生產(chǎn)原理如下：2MgO?B₂O₃+Na₂CO₃+CO₂═Na₂B₄O₇+2MgCO₃．硼鎂泥中MgCO₃含量為：52%～80%，是寶貴的鎂資源．某研究小組以硼鎂泥為原料提取MgSO₄?7H₂O，設(shè)計(jì)了如下流程圖：

各離子開始沉淀和完全沉淀的pH值

離子	Fe3+	Al3+	Fe2+	Mn2+	Mg2+
開始沉淀～沉淀完全的pH	2.7～4.1	3.7～5.2	7.5～9.6	8.6～10.1	9.6～11.1

請回答下列問題

（1）步驟①可在圖1裝置中進(jìn)行，儀器A的名稱是

 

，煮沸的目的是

 

．
（2）本實(shí)驗(yàn)中多次用到抽濾，相比普通過濾，抽濾的優(yōu)點(diǎn)是

 

．
（3）步驟②中加硼鎂泥的作用是

 

，NaClO的作用是

 

．
（4）步驟③趁熱過濾的目的是

 

，該過程中溫度應(yīng)控制在

 

℃左右．
（5）步驟④的具體操作：當(dāng)

 

時(shí)即停止加熱，其原因是

 

．
（6）若硼鎂泥中MgCO₃的含量為63%，不考慮步驟②中加入的少量硼鎂泥，該實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)率為

 

．（用小數(shù)表示，保留2位小數(shù)）

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用,制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)

專題：實(shí)驗(yàn)題

分析：（1）根據(jù)圖1分析；操作①是用硫酸溶解硼鎂泥中的金屬離子；
（2）根據(jù)抽濾的特點(diǎn)分析；
（3）操作②加入硼鎂泥可以消耗多余的硫酸，促使Fe³⁺、Al³⁺完全沉淀；Fe²⁺、Mn²⁺在pH較小時(shí)不能形成沉淀，所以加氧化劑轉(zhuǎn)化為易分離的物質(zhì)；
（4）由圖2可知硫酸鎂在80℃左右溶解度最大；
（5）加熱溶液當(dāng)出現(xiàn)晶膜時(shí)停止加熱，防止溫度過高使MgSO₄?7H₂O失去結(jié)晶水；
（6）根據(jù)Mg原子守恒計(jì)算理論上生成的硫酸鎂晶體的質(zhì)量．

解答： 解：（1）根據(jù)圖1可知該儀器為三頸燒瓶；操作①是用硫酸溶解硼鎂泥中的金屬離子，為了使硫酸與多種金屬氧化物完全反應(yīng)而生成硫酸鹽要進(jìn)行加熱，
故答案為：三頸燒瓶；促進(jìn)硫酸與多種金屬氧化物反應(yīng)而生成硫酸鹽；
（2）抽濾屬于減壓過濾，過濾時(shí)速度快，得到的固體較干燥，
故答案為：速度快、得到的濾渣較干燥；
（3）已知Fe³⁺形成沉淀的pH范圍是2.7～4.1，Al³⁺形成沉淀的PH范圍是3.7～5.2，所以操作②加入硼鎂泥可以消耗多余的硫酸，調(diào)節(jié)pH，促使Fe³⁺、Al³⁺完全沉淀；由表中數(shù)據(jù)可知Fe²⁺、Mn²⁺在pH較小時(shí)不能形成沉淀，所以加氧化劑將其轉(zhuǎn)化為易分離的物質(zhì)，所以加入NaClO的作用是，氧化Fe²⁺、Mn²⁺；
故答案為：消耗多余的硫酸使pH增加到5～6，促使Fe³⁺、Al³⁺完全沉淀；氧化Fe²⁺、Mn²⁺；
（4）由圖2可知硫酸鎂在80℃左右溶解度最大所以該過程中溫度應(yīng)控制80℃左右，溫度太低會(huì)析出晶體，所以要趁熱過濾，
故答案為：防止析出MgSO₄?7H₂O；80；
（5）加熱溶液當(dāng)出現(xiàn)晶膜時(shí)停止加熱，然后冷卻使硫酸鎂結(jié)晶析出，如果繼續(xù)加熱會(huì)因?yàn)闇囟冗^高使MgSO₄?7H₂O失去結(jié)晶水，而得不到硫酸鎂晶體，
故答案為：出現(xiàn)晶膜；防止MgSO₄?7H₂O失去結(jié)晶水；
（6）設(shè)8g硼鎂泥完全轉(zhuǎn)化生成MgSO₄?7H₂O為xg，
根據(jù)Mg原子守恒：MgCO₃ ～MgSO₄?7H₂O
                84           246
                8×63%        xg

84

8×63%

=

246

xg

，所以x=14.76，
所以該實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)率為：

12.3

14.76

=0.83，
故答案為：0.83．

點(diǎn)評：本題是一道物質(zhì)的分離和提純知識的綜合實(shí)驗(yàn)題，考查學(xué)生分析和解決問題的能力，綜合性強(qiáng)，難度較大．