Question

硼镁泥是一种工业废料，主要成份是MgO（占40%），还有CaO、MnO、Fe₂O₃、FeO、Al₂O₃、SiO₂等杂质．以硼镁泥为原料制取的硫酸镁，可用于印染、造纸、医药等工业．从硼镁泥中提取MgSO₄?7H₂O的流程如图：
根据题意回答下列问题：

（1）在酸解过程中，想加快酸解速率，请提出两种可行的措施

 

、

 

．
（2）滤渣的主要成份除含有Fe（OH）₃、Al（OH）₃、MnO₂外，还有

 

．
（3）加入的NaClO可与Mn²⁺反应产生MnO₂沉淀，该反应的离子方程式是

 

．
在调节pH、发生水解之前，还有一种离子也会被NaClO氧化，该反应的离子方程式为

 

．
（4）如何检验滤液中Fe³⁺是否被除尽，简述检验操作

 

．
（5）已知MgSO₄、CaSO₄的溶解度如下表：

温度（℃）	40	50	60	70
MgSO4	30.9	33.4	35.6	36.9
CaSO4	0.210	0.207	0.201	0.193

“除钙”是将MgSO₄和CaSO₄混合溶液中的CaSO₄除去，根据上表数据，简要说明除钙的操作步骤

 

、

 

．
（6）现有l．60t硼镁泥，生产MgSO₄?7H₂O，若生产过程的产率为50%，则能生产出MgSO₄?7H₂O产品

 

t （计算结果保留三位有效数字）．（H：1  O：16  Mg：24  S：32）

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：硼镁泥主要成份是MgO（占40%），还有CaO、MnO、Fe₂O₃、FeO、Al₂O₃、SiO₂等杂质，加入硫酸，MgO、CaO、MnO、Fe₂O₃、FeO、Al₂O₃都和硫酸反应，SiO₂不与硫酸反应，次氯酸钠具有强氧化性，加入的NaClO可与Mn²⁺反应生成MnO₂，把亚铁离子氧化成铁离子，溶液pH升高，铁离子生成氢氧化铁沉淀，铝离子形成氢氧化铝沉淀，过滤除去滤渣Fe（OH）₃、Al（OH）₃、MnO₂、SiO₂，滤液中含钙离子、镁离子，除钙后，只剩镁离子，蒸发冷却结晶得到硫酸镁晶体．
（1）从影响反应速率的因素分析；
（2）二氧化硅不与稀硫酸反应，所以在滤渣中存在；
（3）NaClO溶液在加热条件下将溶液中的Mn²⁺氧化成MnO₂，溶液中含有Fe²⁺，具有还原性，可与NaClO发生氧化还原反应；
（4）根据检验三价铁离子的方法完成；
（5）根据表中温度对硫酸镁、硫酸钙的影响完成；根据分离晶体与溶液方法分析；
（6）根据硼镁泥中MgO的质量分数（占40%），计算出生成MgSO₄?7H₂O质量．

解答： 解：（1）升高温度，增大接触面积，搅拌、增大反应物的浓度都可加快反应速率，故答案为：升温；把硼镁泥粉碎、搅拌等；
（2）SiO₂不与硫酸反应，次氯酸钠具有强氧化性，加入的NaClO可与Mn²⁺反应生成MnO₂，把亚铁离子氧化成铁离子，溶液PH升高，铁离子生成氢氧化铁沉淀，铝离子形成氢氧化铝沉淀，过滤得滤渣Fe（OH）₃、Al（OH）₃、MnO₂、SiO₂，故答案为：SiO₂；
（3）NaClO溶液在加热条件下将溶液中的Mn²⁺氧化成MnO₂，反应的离子方程式为Mn²⁺+ClO^-+H₂O=MnO₂↓+2H⁺+Cl^-，溶液中含有Fe²⁺，具有还原性，可与NaClO发生氧化还原反应，反应的离子方程式为2Fe²⁺+ClO^-+2H⁺=2Fe³⁺+Cl^-+H₂O，
故答案为：Mn²⁺+ClO^-+H₂O═MnO₂↓+2H⁺+Cl^-；2Fe²⁺+ClO^-+2H⁺═2Fe³⁺+Cl^-+H₂O；
（4）可以向溶液中加入硫氰化钾溶液检验溶液中是否存在三价铁离子，方法为：取少量滤液，向其中加入硫氰化钾溶液，如果溶液不变红色，说明滤液中不含Fe³⁺；如果溶液变红色，说明滤液中含Fe³⁺，
故答案为：取少量滤液，向其中加入硫氰化钾溶液，如果溶液不变红色，说明滤液中不含Fe³⁺；如果溶液变红色，说明滤液中含Fe³⁺；
（5）有温度对硫酸镁、硫酸钙的溶解度影响，温度越高，硫酸钙溶解度越小，可以采用蒸发浓缩，趁热过滤方法除去硫酸钙；操作I”是将滤液继续蒸发浓缩，冷却结晶，再经过过滤，便得到了MgSO₄?7H₂O，
故答案为：蒸发浓缩（结晶）；趁热过滤；
（6）1.6t硼镁泥中氧化镁的物质的量为：

1.6×106g×40%

40g/mol

=1.6×10⁴mol，根据镁原子守恒，生成MgSO₄?7H₂O的物质的量为1.6×10⁴mol，质量为246g/mol×1.6×10⁴mol=3.936×10⁶g，若生产过程的产率为50%，则能生产出MgSO₄?7H₂O的质量为：3.936×10⁶g×50%=1.968×10⁶g=1.97t；
故答案为：1.97．

点评：本题考查物质的制备、除杂，涉及物质的检验以及沉淀的转化等知识，题目较为综合，有一定难度，本题注意要认真分析题中数据，考查学生的分析能力．