Question

【題目】硼鎂泥是一種工業(yè)廢料，主要成份是MgO（占40%，質(zhì)量分?jǐn)?shù)），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MgSO47H2O的工藝流程如下：

（1）實(shí)驗(yàn)中需要1 mol/L的硫酸800 mL，若用 98% 的濃硫酸（ρ= 1.84 g/mL）來配制，量取濃硫酸需要使用量筒的規(guī)格為__________（填寫選項(xiàng)字母）

A．10 mL B．20 mL C．50 mL D．100 mL

（2）加入的NaClO可與Mn2+ 反應(yīng)：Mn2+ + ClO + H2O = MnO2↓+ 2H+ + Cl ，在該步驟中還有一種離子也會被NaClO氧化，該反應(yīng)的離子方程式為___________________。

（3）濾渣的主要成分除含有Fe(OH)3、Al(OH)3外，還含有__________，___________。

（4）在“除鈣”前，需檢驗(yàn)濾液中Fe3+ 是否被除盡，簡述檢驗(yàn)方法___________________。（寫出操作、現(xiàn)象和結(jié)論）

（5）已知MgSO4、CaSO4 的溶解度（單位為 g/100 g 水）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)，簡要說明操作步驟______。“操作Ⅰ”是將濾液繼續(xù)蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，______，便得到了MgSO47H2O

（6）實(shí)驗(yàn)中提供的硼鎂泥共100 g，得到 MgSO47H2O為172.2 g ，則MgSO47H2O 的產(chǎn)率為___。

Answer 1

【答案】D2Fe2+ + ClO + 2H+ = 2Fe3+ + Cl + H2OSiO2MnO2取最后一滴濾液，向其中加入硫氰化鉀溶液，如果溶液顏色不變紅色，說明濾液中Fe3+被除盡；若出現(xiàn)紅色，說明沒有除盡蒸發(fā)濃縮（高溫濃縮），趁熱過濾過濾 或 過濾洗滌70%

【解析】

硼鎂泥中加入硫酸，MgO和CaO、MnO、Fe2O3、FeO、Al2O3都可以和硫酸反應(yīng)而溶解生成鎂離子，鈣離子，錳離子，和亞鐵離子和鐵離子，鋁離子，SiO2不溶于硫酸，溶液中加入次氯酸鈉會將具有還原性的離子如亞鐵離子和錳離子氧化，生成的二氧化錳也不溶于水，存在于濾渣中，調(diào)節(jié)溶液的pH，使鐵離子和鋁離子生成沉淀，所以濾渣含有氫氧化鐵和氫氧化鋁和二氧化硅。利用硫酸鎂和硫酸的溶解度隨溫度的變化分析，硫酸鈣的溶解度隨著溫度升高而降低，所以將溶液加熱濃縮，得到高溫下的飽和溶液，趁熱過濾出硫酸鈣，溶液中的溶質(zhì)幾乎全是硫酸鎂，然后利用蒸發(fā)結(jié)晶的方法得到硫酸鎂晶體。

(1) 實(shí)驗(yàn)中需要1 mol/L的硫酸800 mL，但實(shí)際需要配置1000mL溶液，需要的濃硫酸的體積為VmL，則有1×1×98=98%×1.84×V，解v=54.3mL,選擇100mL量筒，故選D。(2)溶液中的亞鐵離子也可以被次氯酸根離子氧化，離子方程式為：2Fe2+ + ClO + 2H+ = 2Fe3+ + Cl + H2O。(3)通過以上分析，可知二氧化硅不溶于硫酸，在濾渣中存在，次氯酸鈉將錳離子氧化成二氧化錳，也存在于濾渣中。 (4)檢驗(yàn)溶液中的鐵離子利用其與硫氰化鉀溶液顯紅色的性質(zhì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)操作為：取最后一滴濾液，向其中加入硫氰化鉀溶液，如果溶液顏色不變紅色，說明濾液中Fe3+被除盡；若出現(xiàn)紅色，說明沒有除盡。 (5)利用硫酸鈣的溶解度隨著溫度升高而降低的性質(zhì)，將溶液蒸發(fā)濃縮（高溫濃縮），趁熱過濾出硫酸鈣。得到的濾液為硫酸鎂飽和溶液，將其蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾或過濾洗滌，得到硫酸鎂晶體。 (6)實(shí)驗(yàn)中硼鎂泥中氧化鎂的質(zhì)量為100×40=40g，物質(zhì)的量為1mol，根據(jù)鎂原子守恒得到硫酸鎂晶體的物質(zhì)的量與氧化鎂相等，則硫酸鎂晶體的質(zhì)量為246g，產(chǎn)率為172.2/246= 70%。