题目内容
表1 部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时的pH
沉淀 | Al(OH)3 | Fe(OH)3 | Fe(OH)2 | Mg(OH)2 |
pH | 5.2 | 3.2 | 9.7 | 11.2 |
温度 | 10℃ | 30℃ | 40℃ | 50℃ | 60℃ |
CaSO4 | 0.19 | 0.21 | 0.21 | 0.20 | 0.19 |
MgSO4?7H2O | 30.9 | 35.5 | 40.8 | 45.6 | -- |
回答下列问题:
(1)过滤I的滤液中加入NaClO溶液的目的是
(2)操作Ⅱ所用的玻璃仪器是
(3)检验过滤Ⅱ后的滤液中是否含有Fe3+,其实验方法是
(4)沉淀C的化学式是
反应的方程式为6Fe2++3ClO-+3H2O=2Fe(OH)3↓+4Fe3++3Cl-或2Fe2++ClO-+2H+=2Fe3++Cl-+H2O,
盐的水解为吸热过程,加热有利于促进Al3+、Fe3+的水解生成Fe(OH)3、Al(OH)3等沉淀,
故答案为:将Fe2+氧化为Fe3+;6Fe2++3ClO-+3H2O=2Fe(OH)3↓+4Fe3++3Cl-或2Fe2++ClO-+2H+=2Fe3++Cl-+H2O;促进Al3+、Fe3+的水解;
(2)过滤用到的仪器或用品有铁架台(带铁圈)、烧杯、玻璃棒、漏斗以及滤纸,其中玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒,故答案为:烧杯、漏斗、玻璃棒;
(3)实验室检验Fe3+离子的方法是在溶液中加入KSCN,溶液变红色,反应的离子方程式为Fe3++3SCN-=Fe(SCN)3,
故答案为:Fe3++3SCN-=Fe(SCN)3;
(4)趁热过滤时,硫酸钙的溶解度较小,而硫酸镁的溶解度较大,易于分离混合物,
此时过滤得到的沉淀为CaSO4?2H2O或CaSO4,如不趁热过滤,冷却后硫酸镁的溶解度减小,会生成硫酸镁晶体,
故答案为:CaSO4?2H2O或CaSO4;防止MgSO4在温度降低时结晶析出.
利用化工厂生产硼砂的废渣--硼镁泥可制取七水硫酸镁(MgSO4?7H2O),硼镁泥的主要成分是MgCO3,还含有其它杂质(MgO、SiO2、Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3、MnO等).
表1 部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH
沉淀物 | Al(OH)3 | Fe(OH)3 | Fe(OH)2 | Mn(OH)2 | Mg(OH)2 |
pH值 | 5.2 | 3.2 | 9.7 | 10.4 | 11.2 |
温度/℃ | 10 | 30 | 40 | 50 | 60 |
CaSO4 | 0.19 | 0.21 | 0.21 | 0.20 | 0.19 |
MgSO4?7H2O | 30.9 | 35.5 | 40.8 | 45.6 | / |
根据以上流程图并参考pH数据和溶解度数据,试回答下列问题:
(1)硼镁泥加入浓硫酸时,FeO发生的变化是______(选填序号).
a.被钝化 b.被氧化 c.被溶解
(2)往过滤Ⅰ得到的滤液中加入硼镁泥,调节溶液的pH=5~6,再加入NaClO溶液可将溶液中的Mn2+氧化成MnO2,该反应的离子反应方程式为______.加热煮沸的目的是_______.
(3)沉淀B中除MnO2外还含有______(填化学式)等物质.
(4)沉淀C的化学式是______;产生沉淀C的操作需趁热进行的原因是______;洗涤沉淀需要的玻璃仪器有:烧杯、______;若用乙醇代替水作洗涤剂洗涤沉淀C,原因是______.
(5)过滤出MgSO4?7H2O晶体的滤液中含有的金属阳离子有______,生产中对该滤液的处理方法是______;检验滤液是否含有SO42-操作是______.
(12分)七水硫酸镁(MgSO4?7H2O)为白色细小四角柱状结晶,无臭,味苦,在干燥空气中易风化,易溶于水,缓溶于甘油,微溶于乙醇,热至68℃以上熔化。在印染、造纸和医药等工业上都有广泛的应用,利用化工厂生产硼砂的废渣――硼镁泥可制取七水硫酸镁。
表1 硼镁泥的主要化学成分
成分 | MgO | SiO2 | Fe2O3 | CaO | B2O3 | Al2O3 | MnO | CO2 |
质量分数% | 25-38 | 18-25 | 6-15 | 1-3 | 1-2 | 1-2 | 1-2 | 15-20 |
表2 部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH
沉淀物 | Al(OH)3 | Fe(OH)3 | Fe(OH)2 | Mn(OH)2 | Mg(OH)2 |
pH值 | 4.7 | 3.2 | 9.7 | 10.4 | 11.2 |
硼镁泥制取七水硫酸镁的工艺流程如下
根据以上流程图并参考表格数据,试回答下列问题:
⑴ 硼镁泥是硼镁矿生产硼砂(Na2B4O7?10H2O)时的废渣。将硼镁矿(2MgO?B2O)锻烧、粉碎后加水和纯碱,在加热加压下通入CO2可得硼砂。此反应为熵减小反应, 试写出反应方程式: 。
⑵ 沉淀A中除二氧化硅外,还含有硼酸,硼酸微溶于水,为一元弱酸,其酸性不来源于羟基的电离,写出硼酸水溶液电离方程式 。
⑶ CaSO4的溶解度随温度升高变化不明显,在得到沉淀C时,对蒸发浓缩后的溶液却要进行趁热过滤,原因是 。
⑷ 经对沉淀B进行分析,发现其中含有二氧化锰,用方程式解释原因: 。
⑸ 用正三辛胺(TOA)做萃取剂,磺化煤油做稀释剂,通过有机萃取也可以用来除去硫酸镁浸出液中的铁。其主要反应如下:
Fe2++H2O=Fe(OH)2++H+ ⑴
Fe(OH)2++SO42-=Fe(OH)SO4 ⑵
2R3N+H2SO4=(R3NH)2SO4 ⑶
Fe(OH)SO4+(R3NH)2SO4=Fe(OH)SO4?(R3NH)2SO4 ⑷
试问:浸出液初始pH须加H2SO4调至0.9左右,pH>1.5时不利于萃取。试给出须加H2SO4的两个理由
。
pH<0.5亦不利于萃取,给出其主要原因 。