Question

10．硼鎂泥是一種工業(yè)廢料，主要成份是MgO（占40%），還有CaO、MnO、Fe₂O₃、FeO、Al₂O₃、SiO₂等雜質(zhì)，以此為原料制取的硫酸鎂，可用于印染、造紙、醫(yī)藥等工業(yè)．從硼鎂泥中提取MgSO₄•7H₂O的工藝流程如下：

已知：NaClO與Mn²⁺反應(yīng)產(chǎn)生MnO₂沉淀．
根據(jù)題意回答下列問題：
（1）實(shí)驗(yàn)中需用1.00mol/L的硫酸80.0mL，若用98%的濃硫酸來配制，除量筒、玻璃棒、燒杯、膠頭滴管外，還需要的玻璃儀器是燒杯、100mL容量瓶．
（2）濾渣的主要成份有Fe（OH）₃、Al（OH）₃、MnO₂、SiO₂
（3）加入的NaClO可與Mn²⁺反應(yīng)產(chǎn)生MnO₂沉淀，該反應(yīng)的離子方程式：Mn²⁺+ClO^-+H₂O═MnO₂↓+2H⁺+Cl^-．在調(diào)節(jié)pH=5-6之前，還有一種離子也會(huì)被NaClO氧化，該反應(yīng)的離子方程式為：2Fe²⁺+ClO^-+2H⁺═2Fe³⁺+Cl^-+H₂O．
（4）已知MgSO₄、CaSO₄的溶解度如下表：

溫度（℃）	40	50	60	70
MgSO4	30.9	33.4	35.6	36.9
CaSO4	0.210	0.207	0.201	0.193

“除鈣”是將MgSO₄和CaSO₄混合溶液中的CaSO₄除去，根據(jù)上表數(shù)據(jù)，其主要操作過程是蒸發(fā)濃縮（結(jié)晶），趁熱過濾．
（5）如果測得提供的硼鎂泥的質(zhì)量為100.0g，得到的MgSO₄•7H₂O196.8g，則MgSO₄•7H₂O的產(chǎn)率為70%（相對(duì)分子質(zhì)量：MgSO₄•7H₂O-246  MgO-40）．

Answer 1

分析 硼鎂泥主要成份是MgO（占40%），還有CaO、MnO、Fe₂O₃、FeO、Al₂O₃、SiO₂等雜質(zhì)，加入硫酸，MgO、CaO、MnO、Fe₂O₃、FeO、Al₂O₃都和硫酸反應(yīng)，SiO₂不與硫酸反應(yīng)，次氯酸鈉具有強(qiáng)氧化性，加入的NaClO可與Mn²⁺反應(yīng)生成MnO₂，把亞鐵離子氧化成鐵離子，溶液pH升高，鐵離子生成氫氧化鐵沉淀，鋁離子形成氫氧化鋁沉淀，過濾除去濾渣Fe（OH）₃、Al（OH）₃、MnO₂、SiO₂，濾液中含鈣離子、鎂離子，除鈣后，只剩鎂離子，蒸發(fā)冷卻結(jié)晶得到硫酸鎂晶體，
（1）配制硫酸溶液需要用到燒杯、量筒、玻璃棒、容量瓶以及膠頭滴管等容器；
（2）二氧化硅不與稀硫酸反應(yīng)，所以在濾渣中存在；
（3）NaClO溶液在加熱條件下將溶液中的Mn²⁺氧化成MnO₂，溶液中含有Fe²⁺，具有還原性，可與NaClO發(fā)生氧化還原反應(yīng)；
（4）根據(jù)表中溫度對(duì)硫酸鎂、硫酸鈣的影響完成；根據(jù)分離晶體與溶液方法分析；
（5）根據(jù)硼鎂泥中MgO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（占40%），計(jì)算出生成MgSO₄•7H₂O質(zhì)量及產(chǎn)率．

解答 解：硼鎂泥主要成份是MgO（占40%），還有CaO、MnO、Fe₂O₃、FeO、Al₂O₃、SiO₂等雜質(zhì)，加入硫酸，MgO、CaO、MnO、Fe₂O₃、FeO、Al₂O₃都和硫酸反應(yīng)，SiO₂不與硫酸反應(yīng)，次氯酸鈉具有強(qiáng)氧化性，加入的NaClO可與Mn²⁺反應(yīng)生成MnO₂，把亞鐵離子氧化成鐵離子，溶液pH升高，鐵離子生成氫氧化鐵沉淀，鋁離子形成氫氧化鋁沉淀，過濾除去濾渣Fe（OH）₃、Al（OH）₃、MnO₂、SiO₂，濾液中含鈣離子、鎂離子，除鈣后，只剩鎂離子，蒸發(fā)冷卻結(jié)晶得到硫酸鎂晶體，
（1）配制硫酸溶液需要用到燒杯、量筒、玻璃棒、100mL容量瓶以及膠頭滴管等容器，
故答案為：燒杯、100mL容量瓶；
（2）加入的NaClO可與Mn²⁺反應(yīng)生成MnO₂，SiO₂不反應(yīng)，則濾渣的主要成分除含有Fe（OH）₃、Al（OH）₃外，還含有MnO₂、SiO₂，
故答案為：Fe（OH）₃、Al（OH）₃、MnO₂、SiO₂；
（3）NaClO溶液在加熱條件下將溶液中的Mn²⁺氧化成MnO₂，反應(yīng)的離子方程式為Mn²⁺+ClO^-+H₂O=MnO₂↓+2H⁺+Cl^-，溶液中含有Fe²⁺，具有還原性，可與NaClO發(fā)生氧化還原反應(yīng)，反應(yīng)的離子方程式為2Fe²⁺+ClO^-+2H⁺=2Fe³⁺+Cl^-+H₂O，
故答案為：Mn²⁺+ClO^-+H₂O═MnO₂↓+2H⁺+Cl^-；2Fe²⁺+ClO^-+2H⁺═2Fe³⁺+Cl^-+H₂O；
（4）有溫度對(duì)硫酸鎂、硫酸鈣的溶解度影響，溫度越高，硫酸鈣溶解度越小，可以采用蒸發(fā)濃縮，趁熱過濾方法除去硫酸鈣；操作I”是將濾液繼續(xù)蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，再經(jīng)過過濾，便得到了MgSO₄•7H₂O，
故答案為：趁熱過濾；
（5）100g硼鎂泥中氧化鎂的物質(zhì)的量為：$\frac{100g×40%}{40g/mol}$=1mol，根據(jù)鎂原子守恒，生成MgSO₄•7H₂O的物質(zhì)的量為1mol，質(zhì)量為246g/mol×1mol=246g，MgSO₄•7H₂O的產(chǎn)率為：$\frac{172.2g}{246g}$×100%=70%，
故答案為：70%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了從硼鎂泥中提取MgSO₄•7H₂O的方法，涉及了配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液的儀器選擇、鐵離子檢驗(yàn)方法、硫酸鎂晶體的產(chǎn)率計(jì)算等知識(shí)，題量較大，難度中等．