Question

【题目】硅酸盐在地壳中分布很广，可用蛭石生产硫酸镁和氢氧化镁。某地蛭石的主要成分是[(Mg2.36Fe0.48Al0.16)(Si2.72Al1.28)O10(OH)2] ·[Mg0.32(H2O)0.42]，还含有少量杂质FeO。

实验步骤如下：

Ⅰ．制取粗硫酸镁：用硫酸浸泡蛭石矿粉，过滤，将滤液结晶得到粗硫酸镁。

Ⅱ．提纯粗硫酸镁：将粗硫酸镁在酸性条件下溶解，加入适量的0.1mol·L—1H2O2溶液，再加试剂A调节溶液pH，并分离提纯。

Ⅲ．制取氢氧化镁：向步骤Ⅱ得的溶液中加入过量氨水。

一些金属离子转化为氢氧化物沉淀时溶液的pH如表1所示

表1

	Fe3+	Al3+	Fe2+	Mg2+
开始沉淀时	1.5	3.3	6.5	9.4
完全沉淀时	3.7	5.2	9.7

请回答：

（1）在步骤Ⅱ中加H2O2溶液的目的是___________。调节溶液pH的范围是______________。试剂A的最佳选择是_________（填字母序号）。

A、MgO B、Na2CO3 C、蒸馏水 D、稀硫酸

（2）测定粗硫酸镁中Fe2+的含量。称取12.3g粗硫酸镁样品溶于水形成溶液，完全转移到锥形瓶中，加稀硫酸酸化，滴加几滴黄色铁氰化钾K3[Fe(CN)6]溶液，用0.010 mol·L—1H2O2溶液进行滴定。平行测定4组，消耗H2O2溶液的体积数据记录如表2所示。

表2

实验编号	1	2	3	4	平均值
消耗H2O2溶液的体积/mL	12.49	12.50	13.62	12.51

①K3[Fe(CN)6]与Fe2+反应生成带有特征蓝色的铁氰化亚铁沉淀，请写出反应的离子方程：________。

②反应达到终点时的标志是_________________________________________________。

③根据表2数据，可计算出粗硫酸镁样品中含有Fe2+_______________mol。

（3）工业上常以Mg2+的转化率为考查指标来确定步骤Ⅲ制备氢氧化镁工艺过程的适宜条件。

①步骤Ⅲ中制备氢氧化镁反应的离子方程式为_________________________。

②已知25℃时，Mg(OH)2和Ca(OH)2的Ksp分别为2×10-11和4.7×10—6。若用石灰乳替代氨水，__________（填“能”或“不能”）制氢氧化镁，理由是_____________________________。

③通常认为残留在溶液中的离子浓度小于1×10-5 mol·L-1时就认为沉淀完全，Mg2+完全沉淀时溶液的pH为________。(保留小数点后一位)（已知lg2=0.3）

Answer 1

【答案】 将Fe2+氧化为Fe3+，易与Mg2+分离 5.2-9.4 A 3Fe2++2[Fe(CN)6]3— Fe3[Fe(CN)6]2↓ 当滴入最后一滴H2O2溶液时，蓝色沉淀完全消失形成淡黄色溶液，并在半分钟内不产生蓝色沉淀 2.5×10-4 Mg2++2NH3·H2O=Mg(OH)2↓+2NH4+ 能 Mg(OH)2的溶解度小于Ca(OH)2，可发生沉淀的转化（其它合理答案均可） 11.2

【解析】（1）由表中数据可知，Fe3+完全沉淀时，Mg2+已开始沉淀，而Fe3+和Al3+完全沉淀时，Mg2+尚未开始沉淀。所以，在步骤Ⅱ中加H2O2溶液的目的是：将Fe2+氧化为Fe3+，易与Mg2+分离。调节溶液pH的范围是5.2~9.4。为防止引入杂质，试剂A的最佳选择是MgO，填 A。

（2）称取12.3g粗硫酸镁样品溶于水形成溶液，完全转移到锥形瓶中，加稀硫酸酸化，滴加几滴黄色铁氰化钾K3[Fe(CN)6]溶液，用0.010 mol·L—1H2O2溶液进行滴定。平行测定4组，消耗H2O2溶液的体积数据记录如表2所示。由表中数据可知，第3次实验的数据误差明显较大，应舍去不用，取余下3次求平均值为12.50mL。

①K3[Fe(CN)6]与Fe2+反应生成带有特征蓝色的铁氰化亚铁沉淀，反应的离子方程为3Fe2++2[Fe(CN)6]3— Fe3[Fe(CN)6]2↓。

②反应达到终点时的标志是：当滴入最后一滴H2O2溶液时，蓝色沉淀完全消失形成淡黄色溶液，并在半分钟内不产生蓝色沉淀。

③加入H2O2发生的反应为H2O2+ 2Fe2++2H+=2 Fe3++2H2O，所以粗产品中n(Fe2+)=2n(H2O2)=212.50L0.010 mol·L—1=2.5mol。

（3）工业上常以Mg2+的转化率为考查指标来确定步骤Ⅲ制备氢氧化镁工艺过程的适宜条件。

①步骤Ⅲ中制备氢氧化镁反应的离子方程式为Mg2++2NH3·H2O=Mg(OH)2↓+2NH4+。

②已知25℃时，Mg(OH)2和Ca(OH)2的Ksp分别为2×10-11和4.7×10—6。若用石灰乳替代氨水，能制氢氧化镁，理由是Mg(OH)2的溶解度小于Ca(OH)2，可发生沉淀的转化。

③通常认为残留在溶液中的离子浓度小于1×10-5 mol·L-1时就认为沉淀完全，Mg2+完全沉淀时，c(OH-)=mol/L，c(H+)=mol/L，所以溶液的pH为11.2。