Question

硼镁泥是硼镁矿（主要成分：MgO?B₂O₃）生产硼砂（Na₂B₄O₇）的废渣，生产原理如下：2MgO?B₂O₃+Na₂CO₃+CO₂═Na₂B₄O₇+2MgCO₃．硼镁泥中MgCO₃含量为：52%～80%，是宝贵的镁资源．某研究小组以硼镁泥为原料提取MgSO₄?7H₂O，设计了如下流程图：

各离子开始沉淀和完全沉淀的pH值

离子	Fe3+	Al3+	Fe2+	Mn2+	Mg2+
开始沉淀～沉淀完全的pH	2.7～4.1	3.7～5.2	7.5～9.6	8.6～10.1	9.6～11.1

请回答下列问题

（1）步骤①可在图1装置中进行，仪器A的名称是

 

，煮沸的目的是

 

．
（2）本实验中多次用到抽滤，相比普通过滤，抽滤的优点是

 

．
（3）步骤②中加硼镁泥的作用是

 

，NaClO的作用是

 

．
（4）步骤③趁热过滤的目的是

 

，该过程中温度应控制在

 

℃左右．
（5）步骤④的具体操作：当

 

时即停止加热，其原因是

 

．
（6）若硼镁泥中MgCO₃的含量为63%，不考虑步骤②中加入的少量硼镁泥，该实验的产率为

 

．（用小数表示，保留2位小数）

Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用,制备实验方案的设计

专题：实验题

分析：（1）根据图1分析；操作①是用硫酸溶解硼镁泥中的金属离子；
（2）根据抽滤的特点分析；
（3）操作②加入硼镁泥可以消耗多余的硫酸，促使Fe³⁺、Al³⁺完全沉淀；Fe²⁺、Mn²⁺在pH较小时不能形成沉淀，所以加氧化剂转化为易分离的物质；
（4）由图2可知硫酸镁在80℃左右溶解度最大；
（5）加热溶液当出现晶膜时停止加热，防止温度过高使MgSO₄?7H₂O失去结晶水；
（6）根据Mg原子守恒计算理论上生成的硫酸镁晶体的质量．

解答： 解：（1）根据图1可知该仪器为三颈烧瓶；操作①是用硫酸溶解硼镁泥中的金属离子，为了使硫酸与多种金属氧化物完全反应而生成硫酸盐要进行加热，
故答案为：三颈烧瓶；促进硫酸与多种金属氧化物反应而生成硫酸盐；
（2）抽滤属于减压过滤，过滤时速度快，得到的固体较干燥，
故答案为：速度快、得到的滤渣较干燥；
（3）已知Fe³⁺形成沉淀的pH范围是2.7～4.1，Al³⁺形成沉淀的PH范围是3.7～5.2，所以操作②加入硼镁泥可以消耗多余的硫酸，调节pH，促使Fe³⁺、Al³⁺完全沉淀；由表中数据可知Fe²⁺、Mn²⁺在pH较小时不能形成沉淀，所以加氧化剂将其转化为易分离的物质，所以加入NaClO的作用是，氧化Fe²⁺、Mn²⁺；
故答案为：消耗多余的硫酸使pH增加到5～6，促使Fe³⁺、Al³⁺完全沉淀；氧化Fe²⁺、Mn²⁺；
（4）由图2可知硫酸镁在80℃左右溶解度最大所以该过程中温度应控制80℃左右，温度太低会析出晶体，所以要趁热过滤，
故答案为：防止析出MgSO₄?7H₂O；80；
（5）加热溶液当出现晶膜时停止加热，然后冷却使硫酸镁结晶析出，如果继续加热会因为温度过高使MgSO₄?7H₂O失去结晶水，而得不到硫酸镁晶体，
故答案为：出现晶膜；防止MgSO₄?7H₂O失去结晶水；
（6）设8g硼镁泥完全转化生成MgSO₄?7H₂O为xg，
根据Mg原子守恒：MgCO₃ ～MgSO₄?7H₂O
                84           246
                8×63%        xg

84

8×63%

=

246

xg

，所以x=14.76，
所以该实验的产率为：

12.3

14.76

=0.83，
故答案为：0.83．

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．