Question

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

已知：NaClO與Mn²⁺反應產生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

 
根據題意回答下列問題：
(1)實驗中需用1.00mol/L的硫酸80.0mL，若用98%的濃硫酸配制，除量筒、玻璃棒、膠頭滴管外，還需要的玻璃儀器有            、              。
(2)濾渣的主要成份除含有Fe(OH)₃、Al(OH)₃外，還有          、          。
(3)加入的NaClO可與Mn²⁺反應產生MnO₂沉淀，該反應的離子方程式：                         。
在調節pH＝5～6之前，還有一種離子也會被NaClO氧化，該反應的離子方程式為：
                                                                                     。
(4)為了檢驗濾液中Fe³⁺是否被除盡，可選用的試劑是        。
A．KSCN溶液    B．淀粉KI溶液   C．H₂O₂     D．KMnO₄稀溶液
(5)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，根據上表數據，簡要說明操作步驟      、                    。
(6)如果測得提供的硼鎂泥的質量為100.0g，得到的MgSO₄·7H₂O196.8g，則MgSO₄·7H₂O的產率為                    (相對分子質量：MgSO₄·7H₂O－246  MgO－40)。

Answer 1

（1）燒杯、100mL容量瓶（2分） （2）MnO₂，SiO₂（2分）
（3）Mn²⁺＋ClO^－＋H₂O＝MnO₂↓＋2H⁺＋Cl^－（3分）    2Fe²⁺＋ClO^－＋2H⁺＝2Fe³⁺＋Cl^－＋H₂O（3分）（4）A（2分）  （5）蒸發濃縮，趁熱過濾（2分）  （6）80.0%（2分，寫80%也給分）

試題分析：（1）由于實驗室沒有80ml容量瓶，所以要配制1.00mol/L的硫酸80.0mL，則需要100ml容量瓶。所以若用98%的濃硫酸配制，除量筒、玻璃棒、膠頭滴管外，還需要的玻璃儀器有燒杯和100ml容量瓶。
（2）由于NaClO與Mn²⁺反應產生MnO₂沉淀，又因為于二氧化錳和二氧化硅都不與稀硫酸反應，所以在濾渣中存在，因此濾紙中還有MnO₂，SiO₂。
（3）由于NaClO與Mn²⁺反應產生MnO₂沉淀，在反應中氯元素的化合價從＋1價降低到－1價，得到2個電子。Mn元素的化合價從＋2價升高到＋4價，失去2個電子，因此氧化劑與還原劑的物質的量之比是1：1，則NaClO與Mn²⁺反應產生MnO₂沉淀的離子方程式為Mn²⁺＋ClO^－＋H₂O＝MnO₂↓＋2H⁺＋Cl^－；由于溶液中有亞鐵離子，能夠被次氯酸鈉氧化成鐵離子，反應的離子方程式為：2Fe²⁺+ClO^-+2H⁺＝2Fe³⁺+Cl^-+H₂O。
（4）鐵離子能和KSCN溶液反應使溶液顯紅色，所以可以向溶液中加入硫氰化鉀溶液檢驗溶液中是否存在三價鐵離子，方法為：取少量濾液，向其中加入硫氰化鉀溶液，如果溶液不變紅色，說明濾液中不含Fe³⁺；如果溶液變紅色，說明濾液中含Fe³⁺，A正確；由于溶液中含有次氯酸鈉，能氧化碘化鉀，所以不能使用碘化鉀，B不正確；雙氧水和酸性高錳酸鉀溶液均具有強氧化性，不能檢驗鐵離子，CD不正確，答案選A。
（5）由于溫度對硫酸鎂、硫酸鈣的溶解度影響不同，溫度越高，硫酸鈣溶解度越小，所以要將MgSO₄和CaSO₄混合溶液中的CaSO₄除去可以采用蒸發濃縮，趁熱過濾方法除去硫酸鈣；而操作“I”是將濾液繼續蒸發濃縮，冷卻結晶，再經過過濾，便得到了MgSO₄?7H₂O。
（6）100g硼鎂泥中氧化鎂的物質的量＝＝1mol，根據鎂原子守恒，生成MgSO₄?7H₂O的物質的量為1mol，質量為246g/mol×1mol＝246g，所以MgSO₄?7H₂O的產率＝×100%＝80.0%。