Question

【题目】硼镁泥是一种工业废料，主要成份是MgO（占40%，质量分数），还有CaO、MnO、Fe2O3、FeO、Al2O3、SiO2等杂质，以此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MgSO47H2O的工艺流程如下：

（1）实验中需要1 mol/L的硫酸800 mL，若用 98% 的浓硫酸（ρ= 1.84 g/mL）来配制，量取浓硫酸需要使用量筒的规格为__________（填写选项字母）

A．10 mL B．20 mL C．50 mL D．100 mL

（2）加入的NaClO可与Mn2+ 反应：Mn2+ + ClO + H2O = MnO2↓+ 2H+ + Cl，在该步骤中还有一种离子也会被NaClO氧化，该反应的离子方程式为___________________。

（3）滤渣的主要成分除含有Fe(OH)3、Al(OH)3外，还含有__________________。

（4）在“除钙”前，需检验滤液中Fe3+ 是否被除尽，简述检验方法___________________。（写出操作、现象和结论）

（5）已知MgSO4、CaSO4 的溶解度（单位为 g/100 g 水）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，简要说明操作步骤_____________________________。“操作Ⅰ”是将滤液继续蒸发浓缩，冷却结晶，______，便得到了MgSO47H2O .

Answer 1

【答案】D 2Fe2+ + ClO + 2H+ = 2Fe3+ + Cl + H2O SiO2，MnO2 取最后一滴滤液，向其中加入硫氰化钾溶液，如果溶液颜色不变红色，说明滤液中Fe3+被除尽；若出现红色，说明没有除尽 蒸发浓缩（高温浓缩），趁热过滤 过滤 或 过滤洗涤

【解析】

根据题意可知“酸解”时发生的反应：CaO+H2SO4=CaSO4+H2O，MnO+H2SO4=MnSO4+H2O，Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2O，FeO+H2SO4=FeSO4+H2O，Al2O3+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2O，SiO2既不溶解于硫酸也不被NaClO氧化，NaClO具有强氧化性，能将Fe2+和Mn2+分别氧化生成Fe3+和不溶于水的MnO2，通过水解反应将Al3+和Fe3+转化为Al(OH)3和Fe(OH)3沉淀而除去，除钙后所得滤液即为纯净的MgSO4溶液，最后通过蒸发浓缩、降温结晶得到MgSO47H2O。

(1)实验中应选取的容量瓶规格为1000mL，据此计算所需浓硫酸的体积，根据“大而近”的原则选用合适的量筒。

(2)根据硼镁泥的成分可知，还有一种具有还原性的离子应是Fe2+，反应中Fe2+被氧化为Fe3+，ClO-被还原为Cl-，据此写离子方程式。

(3)硼镁泥的成分中能够溶解于硫酸的有CaO、MnO、Fe2O3、FeO、Al2O3，只有SiO2既不溶于硫酸也不能被NaClO氧化，滤渣中应有SiO2，另外，根据题意知Mn2+被NaClO氧化为MnO2，且MnO2不溶于水，滤渣中还应有MnO2。

(4)溶液中Fe3+的检验通常使用KSCN溶液，观察溶液是否变红。

(5)由表格中溶解度数据可知，CaSO4溶解度比MgSO4小得多，MgSO4的溶解度随温度的升高而增大，CaSO4的溶解度随温度的升高而减小，所以分离MgSO4和CaSO4混合溶液，先将溶液蒸发浓缩，CaSO4析出，再趁热过滤除去滤渣，滤液为MgSO4溶液。最后将滤液蒸发浓缩、冷却结晶，过滤洗涤即可得到MgSO47H2O。

A.实验中应使用1000mL容量瓶，设需用浓硫酸VmL，根据稀释定律，=1mol/L×1L，解得V=54.3mL。根据“大而近”的原则应选用100mL量筒，答案选D。

(2)根据硼镁泥的成分可知，还有一种具有还原性的离子应是Fe2+，反应中Fe2+被氧化为Fe3+，ClO-被还原为Cl-，因此其离子反应方程式为：2Fe2++ClO-+2H+=2Fe3++Cl-+H2O。

(3)根据硼镁泥的成分，只有SiO2既不溶于硫酸也不能被NaClO氧化，滤渣中应有SiO2。另外，经过“酸解”与“氧化和水解”步骤，铝元素转化为Al(OH)3沉淀，铁元素全部转化为Fe(OH)3沉淀，锰元素转化为MnO2沉淀，所以滤渣中还应有SiO2和MnO2。

(4)溶液中Fe3+通常用KSCN溶液，检验方法是：取最后一滴滤液，向其中加入硫氰化钾溶液，如果溶液颜色不变红色，说明滤液中Fe3+被除尽；若出现红色，说明没有除尽。

(5)由表格中溶解度数据可知，CaSO4溶解度比MgSO4小得多，而且MgSO4的溶解度随温度的升高而增大，CaSO4的溶解度随温度的升高而减小，所以分离MgSO4和CaSO4混合溶液，应将溶液蒸发浓缩，使CaSO4充分析出，再趁热过滤，滤渣为CaSO4，滤液为MgSO4溶液。“操作Ⅰ”是从MgSO4溶液中结晶出MgSO47H2O晶体，将滤液蒸发浓缩、冷却结晶后，再过滤洗涤即得到MgSO47H2O晶体。