Question

【题目】硫酸镁晶体(MgSO4·7H2O)是一种重要的化工原料，可用作制革、炸药、造纸、瓷器等。以菱镁矿(主要成分是碳酸镁，含少量FeCO3和不溶性杂质)为原料制取硫酸镁晶体的流程如下：

已知：部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：

阳离子	Mg2＋	Fe2＋	Fe3＋
开始沉淀	9.1	7.6	1.9
完全沉淀	11.1	9.7	3.2

(1) “氧化”步骤中，加入H2O2溶液的目的是________(用离子方程式表示)。“沉淀”步骤中，用氨水调节pH的范围是________。

(2) “过滤”所得滤液中含有的阳离子为Mg2＋、________。

(3) “结晶”步骤中需蒸发浓缩滤液，使用的实验仪器有铁架台(含铁圈)、酒精灯、玻璃棒、____________________。　

(4) 测定硫酸镁晶体样品中MgSO4·7H2O的含量常采用下列实验方法：

Ⅰ. 称取待测硫酸镁晶体样品1.500 g加入过量的EDTA，配成100 mL pH在9～10之间的溶液A。

Ⅱ. 移取25.00 mL溶液A于锥形瓶中，用0.1000 mol·L－1 Zn2＋标准溶液与过量的EDTA反应，消耗Zn2＋标准溶液20.00 mL。

Ⅲ. 另移取25.00 mL溶液A于另一只锥形瓶中，调节pH为5～6，用0.100 0 mol·L－1 Zn2＋标准溶液与之充分反应，消耗Zn2＋标准溶液35.00 mL。

已知：①pH为9～10时，Mg2＋、Zn2＋均能与EDTA(H2Y2－)反应：Mg2＋＋H2Y2－===MgH2Y　　Zn2＋＋H2Y2－===ZnH2Y

②pH为5～6时，Zn2＋除与EDTA反应，还能与MgH2Y反应：Zn2＋＋MgH2Y===ZnH2Y＋Mg2＋

③样品中杂质不参与反应。

计算硫酸镁晶体样品中MgSO4·7H2O的质量分数________。(写出计算过程)。

Answer 1

【答案】 2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O 3.2≤pH<9.1 NH 蒸发皿 n(过量EDTA)＝n(Zn2＋)＝0.100 0 mol·L－1×0.020 00 L＝0.002 mol n(Mg2＋)＝n(Zn2＋)－n(过量EDTA)＝0.100 0 mol·L－1×0.035 00 L－0.002 mol＝0.001 5 mol w(MgSO4·7H2O)＝＝98.4%

【解析】菱镁矿溶解于稀硫酸得到硫酸镁和硫酸亚铁的混合溶液，过滤除去不溶物，滤液中滴加双氧水氧化溶液中的Fe2+得到Fe3+，滴加氨水调节溶液pH，得到Fe(OH)3沉淀，过滤后将滤液蒸发浓缩滤液并冷却结晶，得到硫酸镁晶体；

(1) 加入H2O2溶液的目的是氧化溶液中的Fe2+，发生反应的离子方程式为2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O；“沉淀”步骤中，用氨水调节pH的目的是使Fe3+完全沉淀，而Mg2+不沉淀，则pH的范围是3.2≤pH<9.1；

(2) 因滴加氨水后再“过滤”，所得滤液中含有的阳离子除Mg2＋外还有NH ；

(3) “结晶”操作中溶液在蒸发皿中加热，同时需要使用玻璃棒搅拌液体，则除铁架台(含铁圈)、酒精灯、玻璃棒外还需要蒸发皿；

(4)n(过量EDTA)＝n(Zn2＋)＝0.100 0 mol·L－1×0.020 00 L＝0.002 mol n(Mg2＋)＝n(Zn2＋)－n(过量EDTA)＝0.100 0 mol·L－1×0.035 00 L－0.002 mol＝0.001 5 mol w(MgSO4·7H2O)＝＝98.4%。