Question

盐泥是氯碱工业中的废渣，主要成分是镁的硅酸盐和碳酸盐（含少量铁、铝、钙的盐）．实验室以盐泥为原料制取MgSO₄?7H₂O的实验过程如下：

已知：①室温下K_sp[Mg（OH）₂]=6.0×10^-12．②在溶液中，Fe²⁺、Fe³⁺、Al³⁺从开始沉淀到沉淀完全的pH范围依次为7.1～9.6、2.0～3.7、3.1～4.7．③三种化合物的溶解度（S）随温度变化的曲线如图所示．

（1）在盐泥中加入稀硫酸调pH为1～2以及煮沸的目的是

 

．
（2）若室温下的溶液中Mg²⁺的浓度为6.0mol?L^-1，则溶液pH≥

 

才可能产生Mg（OH）₂沉淀．
（3）由滤液Ⅰ到滤液Ⅱ需先加入NaClO调溶液pH约为5，再趁热过滤，则趁热过滤的目的是

 

，滤渣的主要成分是

 

．
（4）从滤液Ⅱ中获得MgSO₄?7H₂O晶体的实验步骤依次为①向滤液Ⅱ中加入

 

；②过滤，得沉淀；③

 

；④蒸发浓缩，降温结晶；⑤过滤、洗涤得产品．
（5）若获得的MgSO₄?7H₂O的质量为24.6g，则该盐泥中镁[以Mg（OH）₂计]的百分含量约为

 

（MgSO₄?7H₂O的相对分子质量为246）．

Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用

专题：实验设计题

分析：盐泥主要成分是镁的硅酸盐和碳酸盐（含少量铁、铝、钙的盐），加入稀硫酸，硅酸盐生成硅酸沉淀，碳酸盐生成二氧化碳气体和阳离子，过滤除去难溶性物质．滤液Ⅰ中含Fe²⁺、Fe³⁺、Al³⁺、H⁺、Mg²⁺、Ca²⁺等阳离子；滤液Ⅰ到滤液Ⅱ需除去Fe²⁺、Fe³⁺、Al³⁺、H⁺、Ca²⁺，只保留Mg²⁺；
（1）根据离子完全沉淀的pH值来确定在盐泥中加入稀硫酸调pH为1～2并煮沸的目的；
（2）根据氢氧化镁的Ksp=c（Mg²⁺）?c（OH^-）²来计算；
（3）根据三种化合物的溶解度（S）随温度变化的曲线来回答；滤渣的成分根据加入次氯酸钠发生发生反应考虑；
（4）镁离子可以和氢氧化钠发生反应生成氢氧化镁沉淀，过滤，得到纯净的沉淀，再加入硫酸，蒸发结晶可以获得硫酸镁晶体；
（5）根据镁元素守恒结合关系式：MgSO₄?7H₂O-Mg（OH）₂进行计算．

解答： 解：（1）根据离子完全沉淀的pH值可以知道，在盐泥中加入稀硫酸调pH为1～2并煮沸的目的是为了提高Mg²⁺的浸取率，故答案为：为了提高Mg²⁺的浸取率；
（2）氢氧化镁的Ksp=c（Mg²⁺）?c（OH^-）²，溶液中Mg²⁺的浓度为6.0mol?L^-1，则溶液的氢氧根浓度=

6.0×10-12 6.0

mol/L=10^-6mol/L，所以氢离子浓度为

1×10-14

10-6

=10^-8mol/L，pH为8，故答案为：8；
（3）根据三种化合物的溶解度（S）随温度变化的曲线，可以知道高温下CaSO₄?2H₂O溶解度小，温度较高时钙盐与镁盐分离得更彻底；由滤液Ⅰ到滤液Ⅱ需先加入NaClO调溶液pH约为5，把亚铁离子氧化成铁离子，同时铁离子、铝离子形成氢氧化铁、氢氧化铝沉淀、硫酸钙沉淀，所得到的滤渣主要成分是：Al（OH）₃、Fe（OH）₃、CaSO₄?2H₂O，
故答案为：温度较高时钙盐与镁盐分离得更彻底（或高温下CaSO₄?2H₂O溶解度小等合理答案均可）；Al（OH）₃、Fe（OH）₃、CaSO₄?2H₂O；
（4）镁离子可以和氢氧化钠发生反应生成氢氧化镁沉淀，过滤，得到纯净的沉淀，再加入硫酸，蒸发结晶可以获得硫酸镁晶体，故答案为：NaOH溶液；向沉淀中加足量稀硫酸；
（5）设该盐泥中含Mg（OH）₂的质量为x，MgSO₄?7H₂O质量为24.6克，物质的量是

24.6g

246g/mol

=0.1mol．
由关系式MgSO₄?7H₂O-Mg（OH）₂
　　     1mol       58g
　       0.1mol     x
　　   x=5.8g
故该盐泥中含Mg（OH）₂的百分含量为

5.8

29

×100%=20%，
故答案为：20.0%．

点评：本题是一道物质的分离和提纯知识的综合实验题，考查学生分析和解决问题的能力，综合性强，难度较大．