Question

1．七水硫酸鎂（MgSO₄•7H₂O）在印染、造紙和醫(yī)藥等工業(yè)上都有廣泛的應(yīng)用．利用化工廠生產(chǎn)硼砂的廢渣-硼鎂泥可制取七水硫酸鎂，硼鎂泥的主要成分是MgCO₃，還含有其他雜質(zhì)（MgO、SiO₂、Fe₂O₃、FeO、CaO、Al₂O₃等）．
表1　　部分陽(yáng)離子以氫氧化物形式完全沉淀時(shí)的pH

沉淀	Al（OH）3	Fe（OH）3	Fe（OH）2	Mg（OH）2
pH	5.2	3.2	9.7	11.2

表2　　兩種鹽的溶解度（單位為　g/100g水）

溫度/℃	10	30	40	50	60
CaSO4	0.19	0.21	0.21	0.20	0.19
MgSO4•7H2O	30.9	35.5	40.8	45.6	--

硼鎂泥制取七水硫酸鎂的工藝流程如下：

根據(jù)以上流程圖并參考表格pH和溶解度數(shù)據(jù)，試回答下列問(wèn)題：
（1）硼鎂泥加入濃硫酸時(shí)，F(xiàn)eO發(fā)生的變化是bc（選填序號(hào)）．
a．被鈍化     b．被氧化   c．被溶解
（2）過(guò)濾1的濾液中加入硼鎂泥，調(diào)節(jié)溶液的pH=5-6，再加入NaCLO溶液加熱煮沸，其目的有：①將溶液中的Mn²⁺氧化成MnO₂，該反應(yīng)的離子方程式為Mn²⁺+ClO^-+H₂O=MnO₂↓+2H⁺+Cl^-．②將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，該反應(yīng)的離子方程式為6Fe²⁺+3ClO^-+3H₂O=2Fe（OH）₃↓+4Fe³⁺+3Cl^-或2Fe²⁺+ClO^-+2H⁺=2Fe³⁺+Cl^-+H₂O．
（3）沉淀B中除MnO₂、SiO₂外還含有Fe（OH）₃、Al（OH）₃等物質(zhì)（填化學(xué)式）
（4）沉淀C的化學(xué)式是CaSO₄•2H₂O或CaSO₄，過(guò)濾Ⅲ需趁熱過(guò)濾的理由是防止MgSO₄在溫度降低時(shí)結(jié)晶析出．

Answer 1

分析 由制備流程可知，硼鎂泥的主要成分是MgCO₃，還含有其他雜質(zhì)（MgO、SiO₂、Fe₂O₃、FeO、CaO、Al₂O₃等），向廢渣中加硫酸時(shí)SiO₂不溶解，過(guò)濾得到A為二氧化硅，NaClO具有氧化性，能將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，PH=5～6時(shí)Fe（OH）₃、Al（OH）₃生成沉淀，加入硼鎂泥調(diào)節(jié)溶液PH=5-6，煮沸過(guò)濾，則沉淀B中除MnO₂、SiO₂外還含有Fe（OH）₃、Al（OH）₃，加熱煮沸的主要目的是促進(jìn)Al³⁺、Fe³⁺水解，由于CaSO₄的溶解度隨溫度的變化不大，而MgSO₄在溫度較高時(shí)易溶于水，趁熱過(guò)濾利于分離硫酸鈣和硫酸鎂，并防止MgSO₄在溫度低時(shí)結(jié)晶析出，所以過(guò)濾Ⅲ需趁熱過(guò)濾，過(guò)濾得到的沉淀C為CaSO₄•2H₂O或CaSO₄，濾液中主要含硫酸鎂，然后蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾得到MgSO₄•7H₂O．
（1）氧化亞鐵是金屬氧化物，亞鐵離子有還原性，根據(jù)金屬氧化物和還原性離子的性質(zhì)確定氧化亞鐵發(fā)生的變化；
（2）①NaClO溶液在加熱條件下將溶液中的Mn²⁺氧化成MnO₂，本身被還原為氯離子；
②根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知Fe³⁺易水解生成Fe（OH）₃沉淀，NaClO具有氧化性，能將Fe²⁺氧化為Fe³⁺；
（3）根據(jù)表1確定沉淀B的成分，上述分析可知沉淀B中除MnO₂、SiO₂外還含有Fe（OH）₃、Al（OH）₃；
（4）根據(jù)表2確定沉淀C的成分，根據(jù)硫酸鎂和溫度的關(guān)系分析，趁熱過(guò)濾時(shí)，硫酸鈣的溶解度較小，而硫酸鎂的溶解度較大，易于分離混合物，此時(shí)過(guò)濾得到的沉淀為CaSO₄•2H₂O或CaSO₄．

解答 解：由制備流程可知，硼鎂泥的主要成分是MgCO₃，還含有其他雜質(zhì)（MgO、SiO₂、Fe₂O₃、FeO、CaO、Al₂O₃等），向廢渣中加硫酸時(shí)SiO₂不溶解，過(guò)濾得到A為二氧化硅，NaClO具有氧化性，能將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，PH=5～6時(shí)Fe（OH）₃、Al（OH）₃生成沉淀，加入硼鎂泥調(diào)節(jié)溶液PH=5-6，煮沸過(guò)濾，則沉淀B中除MnO₂、SiO₂外還含有Fe（OH）₃、Al（OH）₃，加熱煮沸的主要目的是促進(jìn)Al³⁺、Fe³⁺水解，由于CaSO₄的溶解度隨溫度的變化不大，而MgSO₄在溫度較高時(shí)易溶于水，趁熱過(guò)濾利于分離硫酸鈣和硫酸鎂，并防止MgSO₄在溫度低時(shí)結(jié)晶析出，所以過(guò)濾Ⅲ需趁熱過(guò)濾，過(guò)濾得到的沉淀C為CaSO₄•2H₂O或CaSO₄，濾液中主要含硫酸鎂，然后蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾得到MgSO₄•7H₂O，
（1）濃硫酸有強(qiáng)氧化性，氧化亞鐵是金屬氧化物，能和硫酸反應(yīng)生成鹽，所以氧化亞鐵能溶解，亞鐵離子檢驗(yàn)還原性，濃硫酸有強(qiáng)氧化性，所以亞鐵離子能被濃硫酸氧化，即氧化亞鐵被氧化，
故選：b c；
（2）①NaClO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^-，
故答案為：Mn²⁺+ClO^-+H₂O=MnO₂↓+2H⁺+Cl^-；
②根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知Fe³⁺易水解生成Fe（OH）₃沉淀，NaClO具有氧化性，能將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，易于除雜，反應(yīng)的方程式為6Fe²⁺+3ClO^-+3H₂O=2Fe（OH）₃↓+4Fe³⁺+3Cl^-或2Fe²⁺+ClO^-+2H⁺=2Fe³⁺+Cl^-+H₂O，
故答案為：將Fe²⁺氧化為Fe³⁺；6Fe²⁺+3ClO^-+3H₂O=2Fe（OH）₃↓+4Fe³⁺+3Cl^-或2Fe²⁺+ClO^-+2H⁺=2Fe³⁺+Cl^-+H₂O；
（3）根據(jù)表1知，pH=5-6時(shí)，氫氧化鋁和氫氧化鐵完全生成沉淀，上述分析可知沉淀B中除MnO₂、SiO₂外還含有Fe（OH）₃、Al（OH）₃，
故答案為：Fe（OH）₃；Al（OH）₃；
（4）趁熱過(guò)濾時(shí)，硫酸鈣的溶解度較小，而硫酸鎂的溶解度較大，易于分離混合物，此時(shí)過(guò)濾得到的沉淀為CaSO₄•2H₂O或CaSO₄，如不趁熱過(guò)濾，冷卻后硫酸鎂的溶解度減小，會(huì)生成硫酸鎂晶體，
故答案為：CaSO₄•2H₂O或CaSO₄；防止MgSO₄在溫度降低時(shí)結(jié)晶析出．

點(diǎn)評(píng) 本題考查制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，為高頻考點(diǎn)，把握物質(zhì)的制備的流程、理解反應(yīng)原理為解答的關(guān)鍵，涉及物質(zhì)的制備、除雜，涉及物質(zhì)的檢驗(yàn)以及沉淀的轉(zhuǎn)化等知識(shí)，題目較為綜合，有一定難度，本題注意要認(rèn)真分析題中數(shù)據(jù)，考查學(xué)生的分析能力，題目難度中等．