Question

12．硼鎂泥主要成份是MgO（占35%），還有CaO、MnO、Fe₂O₃、FeO、Al₂O₃、SiO₂等雜質(zhì)．從硼鎂泥中提取MgSO₄•7H₂O的流程如下：

已知：NaClO與Mn²⁺反應(yīng)產(chǎn)生MnO₂沉淀．

沉淀物	Fe（OH）3	Al（OH）3	Fe（OH）2
開始沉淀pH	2.3	4.0	7.6
完全沉淀pH	4.1	5.2	9.6

根據(jù)題意回答第（1）～（5）題：
（1）在酸解過程中，欲加快酸解時(shí)的化學(xué)反應(yīng)速率，請(qǐng)?zhí)岢鰞煞N可行的措施：升溫、把硼鎂泥粉碎、攪拌等．
（2）加入的NaClO可與Mn²⁺反應(yīng)：Mn²⁺+ClO^-+H₂O=MnO₂↓+2H⁺+Cl^-，還有一種離子也會(huì)被NaClO氧化，并發(fā)生水解，該反應(yīng)的離子方程式為2Fe²⁺+ClO^-+5H₂O=2Fe（OH）₃↓+Cl^-+4H⁺．
（3）濾渣的主要成份除含有Fe（OH）₃、Al（OH）₃、MnO₂外，還有SiO₂．
（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)，簡(jiǎn)要說明操作步驟是蒸發(fā)濃縮，趁熱過濾．“操作I”是將濾液繼續(xù)蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾洗滌干燥，便得到了MgSO₄•7H₂O．
（5）實(shí)驗(yàn)中提供的硼鎂泥共100g，得到的MgSO₄•7H₂O為172.2g，計(jì)算MgSO₄•7H₂O的產(chǎn)率為80%．

Answer 1

分析 硼鎂泥主要成份是MgO（占35%），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）從影響反應(yīng)速率的因素分析；
（2）溶液中含有Fe²⁺，具有還原性，可與NaClO發(fā)生氧化還原反應(yīng)；
（3）二氧化硅不與稀硫酸反應(yīng)，所以在濾渣中存在；
（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35%），結(jié)合Mg原子守恒計(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35%），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）升高溫度，增大接觸面積，攪拌、增大反應(yīng)物的濃度都可加快反應(yīng)速率，故答案為：升溫；把硼鎂泥粉碎、攪拌等；
（2）溶液中含有Fe²⁺，具有還原性，可與NaClO發(fā)生氧化還原反應(yīng)，并發(fā)生水解，反應(yīng)的離子方程式為2Fe²⁺+ClO^-+5H₂O=2Fe（OH）₃↓+Cl^-+4H⁺，
故答案為：2Fe²⁺+ClO^-+5H₂O=2Fe（OH）₃↓+Cl^-+4H⁺；
（3）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，過濾得濾渣Fe（OH）₃、Al（OH）₃、MnO₂、SiO₂，故答案為：SiO₂；
（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)過過濾洗滌干燥，便得到MgSO₄•7H₂O，
故答案為：趁熱過濾；過濾洗滌干燥；
（5）100g硼鎂泥中氧化鎂的物質(zhì)的量為$\frac{100g×35%}{40g/mol}$=0.875mol，根據(jù)鎂原子守恒，生成MgSO₄•7H₂O的物質(zhì)的量為0.875mol，質(zhì)量為246g/mol×0.875mol=215.25g，MgSO₄•7H₂O的產(chǎn)率為$\frac{172.2g}{215.25g}$×100%=80.0%，
故答案為：80.0%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查從硼鎂泥中提取MgSO₄•7H₂O的方法，為高頻考點(diǎn)，涉及反應(yīng)速率、氧化還原反應(yīng)及產(chǎn)率計(jì)算等，側(cè)重考查學(xué)生分析、應(yīng)用及計(jì)算能力的綜合考查，注意元素化合物知識(shí)、化學(xué)實(shí)驗(yàn)及反應(yīng)原理的綜合應(yīng)用，題目難度較大．