Question

【題目】硅酸鹽在地殼中分布很廣，可用蛭石生產硫酸鎂和氫氧化鎂。某地蛭石的主要成分是[(Mg2.36Fe0.48Al0.16)(Si2.72Al1.28)O10(OH)2] ·[Mg0.32(H2O)0.42]，還含有少量雜質FeO。

實驗步驟如下：

Ⅰ．制取粗硫酸鎂：用硫酸浸泡蛭石礦粉，過濾，將濾液結晶得到粗硫酸鎂。

Ⅱ．提純粗硫酸鎂：將粗硫酸鎂在酸性條件下溶解，加入適量的0.1mol·L—1H2O2溶液，再加試劑A調節溶液pH，并分離提純。

Ⅲ．制取氫氧化鎂：向步驟Ⅱ得的溶液中加入過量氨水。

一些金屬離子轉化為氫氧化物沉淀時溶液的pH如表1所示

表1

	Fe3+	Al3+	Fe2+	Mg2+
開始沉淀時	1.5	3.3	6.5	9.4
完全沉淀時	3.7	5.2	9.7

請回答：

（1）在步驟Ⅱ中加H2O2溶液的目的是___________。調節溶液pH的范圍是______________。試劑A的最佳選擇是_________（填字母序號）。

A、MgO B、Na2CO3 C、蒸餾水 D、稀硫酸

（2）測定粗硫酸鎂中Fe2+的含量。稱取12.3g粗硫酸鎂樣品溶于水形成溶液，完全轉移到錐形瓶中，加稀硫酸酸化，滴加幾滴黃色鐵氰化鉀K3[Fe(CN)6]溶液，用0.010 mol·L—1H2O2溶液進行滴定。平行測定4組，消耗H2O2溶液的體積數據記錄如表2所示。

表2

實驗編號	1	2	3	4	平均值
消耗H2O2溶液的體積/mL	12.49	12.50	13.62	12.51

①K3[Fe(CN)6]與Fe2+反應生成帶有特征藍色的鐵氰化亞鐵沉淀，請寫出反應的離子方程：________。

②反應達到終點時的標志是_________________________________________________。

③根據表2數據，可計算出粗硫酸鎂樣品中含有Fe2+_______________mol。

（3）工業上常以Mg2+的轉化率為考查指標來確定步驟Ⅲ制備氫氧化鎂工藝過程的適宜條件。

①步驟Ⅲ中制備氫氧化鎂反應的離子方程式為_________________________。

②已知25℃時，Mg(OH)2和Ca(OH)2的Ksp分別為2×10-11和4.7×10—6。若用石灰乳替代氨水，__________（填“能”或“不能”）制氫氧化鎂，理由是_____________________________。

③通常認為殘留在溶液中的離子濃度小于1×10-5 mol·L-1時就認為沉淀完全，Mg2+完全沉淀時溶液的pH為________。(保留小數點后一位)（已知lg2=0.3）

Answer 1

【答案】 將Fe2+氧化為Fe3+，易與Mg2+分離 5.2-9.4 A 3Fe2++2[Fe(CN)6]3— Fe3[Fe(CN)6]2↓ 當滴入最后一滴H2O2溶液時，藍色沉淀完全消失形成淡黃色溶液，并在半分鐘內不產生藍色沉淀 2.5×10-4 Mg2++2NH3·H2O=Mg(OH)2↓+2NH4+ 能 Mg(OH)2的溶解度小于Ca(OH)2，可發生沉淀的轉化（其它合理答案均可） 11.2

【解析】（1）由表中數據可知，Fe3+完全沉淀時，Mg2+已開始沉淀，而Fe3+和Al3+完全沉淀時，Mg2+尚未開始沉淀。所以，在步驟Ⅱ中加H2O2溶液的目的是：將Fe2+氧化為Fe3+，易與Mg2+分離。調節溶液pH的范圍是5.2~9.4。為防止引入雜質，試劑A的最佳選擇是MgO，填 A。

（2）稱取12.3g粗硫酸鎂樣品溶于水形成溶液，完全轉移到錐形瓶中，加稀硫酸酸化，滴加幾滴黃色鐵氰化鉀K3[Fe(CN)6]溶液，用0.010 mol·L—1H2O2溶液進行滴定。平行測定4組，消耗H2O2溶液的體積數據記錄如表2所示。由表中數據可知，第3次實驗的數據誤差明顯較大，應舍去不用，取余下3次求平均值為12.50mL。

①K3[Fe(CN)6]與Fe2+反應生成帶有特征藍色的鐵氰化亞鐵沉淀，反應的離子方程為3Fe2++2[Fe(CN)6]3— Fe3[Fe(CN)6]2↓。

②反應達到終點時的標志是：當滴入最后一滴H2O2溶液時，藍色沉淀完全消失形成淡黃色溶液，并在半分鐘內不產生藍色沉淀。

③加入H2O2發生的反應為H2O2+ 2Fe2++2H+=2 Fe3++2H2O，所以粗產品中n(Fe2+)=2n(H2O2)=212.50L0.010 mol·L—1=2.5mol。

（3）工業上常以Mg2+的轉化率為考查指標來確定步驟Ⅲ制備氫氧化鎂工藝過程的適宜條件。

①步驟Ⅲ中制備氫氧化鎂反應的離子方程式為Mg2++2NH3·H2O=Mg(OH)2↓+2NH4+。

②已知25℃時，Mg(OH)2和Ca(OH)2的Ksp分別為2×10-11和4.7×10—6。若用石灰乳替代氨水，能制氫氧化鎂，理由是Mg(OH)2的溶解度小于Ca(OH)2，可發生沉淀的轉化。

③通常認為殘留在溶液中的離子濃度小于1×10-5 mol·L-1時就認為沉淀完全，Mg2+完全沉淀時，c(OH-)=mol/L，c(H+)=mol/L，所以溶液的pH為11.2。