Question

選考【化學(xué)---選修2：化學(xué)與技術(shù)（15分）】

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－一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、MnO等）。

表1 部分陽(yáng)離子以氫氧化物形式完全沉淀時(shí)溶液的pH

沉淀物	Al（OH）3	Fe（OH）3	Fe（OH）2	Mn（OH）2	Mg（OH）2
pH值	5.2	3.2	9.7	10.4	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數(shù)據(jù)和溶解度數(shù)據(jù)，試回答下列問題：

（1）沉淀C的化學(xué)式是

（2）過濾Ⅲ需趁熱過濾的理由是

（3）操作Ⅰ和操作Ⅱ的名稱分別為 、

（4）濾液I中加入硼鎂泥，調(diào)節(jié)溶液的pH＝5～6，可除去濾液Ⅰ中 （填離子符號(hào)）；加入NaClO溶液加熱煮沸，可將Fe2+氧化成Fe3+的同時(shí)，還會(huì)將溶液中的Mn2+氧化成MnO2，寫出Mn2+被氧化成MnO2的離子反應(yīng)方程式為

（5）硼鎂泥是硼鎂礦生產(chǎn)硼砂(Na2B4O7·10H2O)時(shí)的廢渣。將硼鎂礦(Mg2B2O5·H2O)煅燒、粉碎后加水和純堿，在加熱加壓下通入CO2可得硼砂。此反應(yīng)為熵減小反應(yīng)，試寫出反應(yīng)方程式

Answer 1

（15分）

（1）CaSO4·2H2O或CaSO4 （2分）

（2）以防MgSO4在溫度低時(shí)結(jié)晶析出（2分）

（3）蒸發(fā)濃縮 冷卻結(jié)晶（各2分，共4分）

（4） Fe3＋、Al3＋（2分） Mn2+＋ClO－＋H2O＝MnO2↓＋2H＋＋Cl－(2分)

（5）2Mg2B2O5+Na2CO3+3CO2+10H2O=Na2B4O7·10H2O +4MgCO3(3分)

【解析】

試題分析：（1）根據(jù)化學(xué)流程和溶解性表中的數(shù)據(jù)，CaSO4在較高溫度時(shí)溶解度較小，所以趁熱過濾Ⅲ所得的沉淀C為：CaSO4·2H2O或CaSO4。

（2）溫度較高時(shí)MgSO4的溶解度比較大，隨著溫度降低，MgSO4的溶解度逐漸減小，所以過濾Ⅲ需趁熱過濾，以防MgSO4在溫度低時(shí)結(jié)晶析出。

（3）由MgSO4溶液制取MgSO47H2O，應(yīng)依次進(jìn)行蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾等操作。

（4）濾液I中含有Fe3+、Fe2+、Al3+、Mg2+，根據(jù)陽(yáng)離子以氫氧化物形式完全沉淀時(shí)溶液的pH數(shù)據(jù)，調(diào)節(jié)溶液的pH＝5～6，F(xiàn)e3＋轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀，Al3＋轉(zhuǎn)化為Al(OH)3沉淀，所以可除去濾液Ⅰ中Fe3＋、Al3＋；根據(jù)題目所給信息，ClO在H2O存在的條件下，把Mn2+氧化為MnO2，同時(shí)生成H+、Cl，配平可得離子方程式：Mn2+＋ClO－＋H2O＝MnO2↓＋2H＋＋Cl－。

（5）根據(jù)題目所給信息和元素守恒，該反應(yīng)的反應(yīng)物有Mg2B2O5、Na2CO3、CO2、H2O，生成物有Na2B4O7·10H2O和MgCO3，配平可得化學(xué)方程式：2Mg2B2O5+Na2CO3+3CO2+10H2O=Na2B4O7·10H2O +4MgCO3。

考點(diǎn)：本題考查化學(xué)流程的分析、基本操作、方程式的書寫。