Question

【題目】碳酸鎂晶須是一種新型吸波隱形材料中的增強劑。某工廠以MgCl2(含少量雜質FeCl2、FeCl3)為原料制備碳酸鎂晶須（MgCO3·H2O）的工藝流程如下：

已知：Fe3+、Fe2+、Mg2+生成氫氧化物沉淀時的pH

物質	開始沉淀	沉淀完全
Fe(OH)3	2.7	3.7
Fe(OH)2	7.6	9.6
Mg(OH)2	9.9	11.1

注：Fe(OH)2沉淀呈絮狀，不易從溶液中除去。

（1）寫出“氧化”過程中發生的離子反應方程式并用雙線橋標出電子轉移的方向和數目____。

（2）pH調節的范圍______，濾渣的主要成分______（填化學式）。

（3）操作X包括過濾、洗滌、烘干，證明碳酸鎂晶須已經洗滌干凈的方法_____。

（4）水浸后溶液中Fe2+、Fe3+含量的測定

①取水浸后溶液100.00 mL，測得Cl的濃度為0.455 mol·L1，向其中緩緩通入氯氣使Fe2+恰好完全轉化為Fe3+，測得此時溶液中Cl的濃度為0.460 mol·L1（溶液體積變化忽略不計）。

②另取水浸后溶液100.00 mL，向其中加入過量的1 mol·L1 NaOH溶液，充分反應后過濾、洗滌、灼燒，冷卻后，稱得固體粉末的質量為0.96 g。

試通過計算確定水浸后溶液中Fe2+、Fe3+的物質的量濃度______（寫出計算過程）。

Answer 1

【答案】 3.7~9.9 Fe(OH)3 取少量最后一次洗滌液，向其中加入硝酸酸化的AgNO3溶液，若無白色沉淀生成則證明已洗滌干凈（檢驗NH4+不扣分） 由關系式“2Fe2+~ Cl2~ 2Cl”可知，增加的Cl-的物質的量即為Fe2+的物質的量n(Fe2+) =100×10-3×(0.460-0.455)=5.0×10-4mol

c(Fe2+)=5.0×10-4÷100×10-3=0.005 mol·L1

固體的成分為Fe2O3、MgO

則[n(Fe3+)+ n(Fe2+)]×0.5×160+ n(Mg2+)×40=0.96

根據溶液中的電荷守恒：3n(Fe3+)+ 2n(Fe2+)+2n(Mg2+)=0.455×100×10-3

則n(Fe3+)=1.5×10-3mol

即c(Fe3+)=0.015 mol·L1

【解析】原料水浸加入過氧化氫，將亞鐵離子氧化為鐵離子，再調節pH，使鐵離子轉化為氫氧化鐵而除去，過濾后，濾液中加入氨水與碳酸氫銨得到沉淀，再過濾、洗滌、烘干得到碳酸鎂晶須。則

（1）氧化過程發生反應：H2O2+2H++2Fe2+＝2Fe3++2H2O，用雙線橋標出電子轉移的方向和數目為

；（2）“調節pH”目的是使Fe3+等雜質離子生成氫氧化鐵沉淀除去，且盡量避免Mg2+轉化為沉淀，根據各氫氧化物沉淀生成的pH與沉淀完全的pH可知應控制pH在3.7～9.9之間，濾渣的主要成分為Fe(OH)3；（3）碳酸鎂晶須表面會附著氯離子等，所以檢驗沉淀是否洗滌干凈的實驗操作是取少量最后一次洗滌液，向其中加入硝酸酸化的AgNO3溶液，若無白色沉淀生成則證明已洗滌干凈；（4）根據反應的方程式可得關系式：2Fe2+~Cl2~2Cl，增加的Cl－的物質的量即為Fe2+的物質的量n(Fe2+) =0.1L×(0.460-0.455)mol/L=5.0×10-4mol，c(Fe2+)=5.0×10-4mol÷0.1L=0.005mol·L1。固體的成分為Fe2O3、MgO，則[n(Fe3+)+n(Fe2+)]×0.5×160+n(Mg2+)×40=0.96。根據溶液中的電荷守恒可知：3n(Fe3+)+2n(Fe2+)+2n(Mg2+)=0.455mol/L×0.1L，解得n(Fe3+)=1.5×10-3mol，即c(Fe3+)=0.015 mol·L1。