Question

盐泥是氯碱工业中的废渣，主要含有镁、铁、铝、钙等的硅酸盐和碳酸盐．实验室以盐泥为原料制取MgSO₄?7H₂O的实验过程如下：

已知：①Ksp[Mg（OH）₂]=6.0×10^-12．②Fe²⁺、Fe³⁺、Al³⁺从开始沉淀到沉淀完全的pH范围依次为：7.1～9.6、2.0～3.7、3.1～4.7．③三种化合物的溶解度（S）随温度变化的曲线如下图所示．

（1）在盐泥中加入稀硫酸调pH为1～2以及第一次煮沸的目的是______
（2）若溶液中Mg²⁺的浓度为6.0mol?L^-1，则溶液pH≥______才可能产生Mg（OH）₂沉淀．
（3）第二次过滤需要趁热进行，主要原因是______，所得滤渣的主要成分是______．
（4）从滤液Ⅱ中获得MgSO₄?7H₂O晶体的实验步骤依次为：①向滤液Ⅱ中加入______；②过滤，得沉淀；③______；④蒸发浓缩，降温结晶；⑤过滤、洗涤得产品．
（5）若获得的MgSO₄?7H₂O的质量为24.6g，则该盐泥中镁[以Mg（OH）₂计]的百分含量约为______（MgSO₄?7H₂O的相对分子质量为246）．

Answer 1

解：（1）根据离子完全沉淀的pH值可以知道，在盐泥中加入稀硫酸调pH为1～2并煮沸的目的是为了提高Mg²⁺的浸取率，故答案为：为了提高Mg²⁺的浸取率；
（2）氢氧化镁的Ksp=c（Mg²⁺）?c（OH^-）²，溶液中Mg²⁺的浓度为6.0mol?L^-1，则溶液的氢氧根浓度=mol/L=10^-6mol/L，所以氢离子浓度为10^-8mol/L，pH为8，故答案为：8；
（3）温度较高时钙盐与镁盐分离得更彻底，或者根据三种化合物的溶解度（S）随温度变化的曲线，可以知道高温下CaSO₄?2H₂O溶解度小，所得到的滤渣主要成分是：Al（OH）₃、Fe（OH）₃、CaSO₄?2H₂O，
故答案为：温度较高时钙盐与镁盐分离得更彻底（或高温下CaSO₄?2H₂O溶解度小等合理答案均可）；Al（OH）₃、Fe（OH）₃、CaSO₄?2H₂O；
（4）镁离子可以和氢氧化钠发生反应生成氢氧化镁沉淀，过滤，得到纯净的沉淀，再加入硫酸，蒸发结晶可以获得硫酸镁晶体，故答案为：NaOH溶液；向沉淀中加足量稀硫酸；
（5）解：设该盐泥中含Mg（OH）₂的质量为X，MgSO₄?7H₂O质量为24.6克，物质的量是0.1mol．
由关系式MgSO₄?7H₂O-Mg（OH）₂
　　 1mol 58克
　 0.1mol x
　　 x=5.8克
故该盐泥中含Mg（OH）₂的百分含量为×100%=20%，故答案为：20.0%．
分析：（1）根据离子完全沉淀的pH值来确定在盐泥中加入稀硫酸调pH为1～2并煮沸的目的；
（2）根据氢氧化镁的Ksp=c（Mg²⁺）?c（OH^-）²来计算；
（3）根据三种化合物的溶解度（S）随温度变化的曲线来回答；
（4）镁离子可以和氢氧化钠发生反应生成氢氧化镁沉淀，过滤，得到纯净的沉淀，再加入硫酸，蒸发结晶可以获得硫酸镁晶体；
（5）根据镁元素守恒结合关系式：MgSO₄?7H₂O-Mg（OH）₂进行计算．
点评：本题是一道物质的分离和提纯知识的综合实验题，考查学生分析和解决问题的能力，综合性强，难度较大．