Question

【題目】硼鎂泥是一種工業廢料，主要成份是MgO（占40%，質量分數），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MgSO47H2O的工藝流程如下：

（1）實驗中需要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格為__________（填寫選項字母）

A．10 mL B．20 mL C．50 mL D．100 mL

（2）加入的NaClO可與Mn2+ 反應：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，需檢驗濾液中Fe3+ 是否被除盡，簡述檢驗方法___________________。（寫出操作、現象和結論）

（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，根據上表數據，簡要說明操作步驟_____________________________。“操作Ⅰ”是將濾液繼續蒸發濃縮，冷卻結晶，______，便得到了MgSO47H2O .

Answer 1

【答案】D 2Fe2+ + ClO + 2H+ = 2Fe3+ + Cl + H2O SiO2，MnO2 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；若出現紅色，說明沒有除盡 蒸發濃縮（高溫濃縮），趁熱過濾 過濾 或 過濾洗滌

【解析】

根據題意可知“酸解”時發生的反應：CaO+H2SO4=CaSO4+H2O，MnO+H2SO4=MnSO4+H2O，Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2O，FeO+H2SO4=FeSO4+H2O，Al2O3+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2O，SiO2既不溶解于硫酸也不被NaClO氧化，NaClO具有強氧化性，能將Fe2+和Mn2+分別氧化生成Fe3+和不溶于水的MnO2，通過水解反應將Al3+和Fe3+轉化為Al(OH)3和Fe(OH)3沉淀而除去，除鈣后所得濾液即為純凈的MgSO4溶液，最后通過蒸發濃縮、降溫結晶得到MgSO47H2O。

(1)實驗中應選取的容量瓶規格為1000mL，據此計算所需濃硫酸的體積，根據“大而近”的原則選用合適的量筒。

(2)根據硼鎂泥的成分可知，還有一種具有還原性的離子應是Fe2+，反應中Fe2+被氧化為Fe3+，ClO-被還原為Cl-，據此寫離子方程式。

(3)硼鎂泥的成分中能夠溶解于硫酸的有CaO、MnO、Fe2O3、FeO、Al2O3，只有SiO2既不溶于硫酸也不能被NaClO氧化，濾渣中應有SiO2，另外，根據題意知Mn2+被NaClO氧化為MnO2，且MnO2不溶于水，濾渣中還應有MnO2。

(4)溶液中Fe3+的檢驗通常使用KSCN溶液，觀察溶液是否變紅。

(5)由表格中溶解度數據可知，CaSO4溶解度比MgSO4小得多，MgSO4的溶解度隨溫度的升高而增大，CaSO4的溶解度隨溫度的升高而減小，所以分離MgSO4和CaSO4混合溶液，先將溶液蒸發濃縮，CaSO4析出，再趁熱過濾除去濾渣，濾液為MgSO4溶液。最后將濾液蒸發濃縮、冷卻結晶，過濾洗滌即可得到MgSO47H2O。

A.實驗中應使用1000mL容量瓶，設需用濃硫酸VmL，根據稀釋定律，=1mol/L×1L，解得V=54.3mL。根據“大而近”的原則應選用100mL量筒，答案選D。

(2)根據硼鎂泥的成分可知，還有一種具有還原性的離子應是Fe2+，反應中Fe2+被氧化為Fe3+，ClO-被還原為Cl-，因此其離子反應方程式為：2Fe2++ClO-+2H+=2Fe3++Cl-+H2O。

(3)根據硼鎂泥的成分，只有SiO2既不溶于硫酸也不能被NaClO氧化，濾渣中應有SiO2。另外，經過“酸解”與“氧化和水解”步驟，鋁元素轉化為Al(OH)3沉淀，鐵元素全部轉化為Fe(OH)3沉淀，錳元素轉化為MnO2沉淀，所以濾渣中還應有SiO2和MnO2。

(4)溶液中Fe3+通常用KSCN溶液，檢驗方法是：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；若出現紅色，說明沒有除盡。

(5)由表格中溶解度數據可知，CaSO4溶解度比MgSO4小得多，而且MgSO4的溶解度隨溫度的升高而增大，CaSO4的溶解度隨溫度的升高而減小，所以分離MgSO4和CaSO4混合溶液，應將溶液蒸發濃縮，使CaSO4充分析出，再趁熱過濾，濾渣為CaSO4，濾液為MgSO4溶液。“操作Ⅰ”是從MgSO4溶液中結晶出MgSO47H2O晶體，將濾液蒸發濃縮、冷卻結晶后，再過濾洗滌即得到MgSO47H2O晶體。