Question

15．氯酸镁[Mg（ClO₃）₂]常用作催熟剂、除草剂等，实验室制备少量Mg（ClO₃）₂•6H₂O的流程如图1：

已知：①卤块主要成分为MgCl₂•6H₂O，含有MgSO₄、FeCl₂等杂质．
②四种化合物的溶解度（S）随温度（T）变化曲线如图2所示．
（1）过滤所需要的主要玻璃仪器有漏斗、玻璃棒、烧杯，加MgO后过滤所得滤渣的主要成分为BaSO₄和Fe（OH）₃
（2）加入BaCl₂的目的是除去SO₄^2-，如何检验SO₄^2-已沉淀完全？取过滤后滤液少许于试管中，滴加适量BaCl₂溶液，若不再出现浑浊则SO₄^2-已沉淀完全
（3）加入NaClO₃饱和溶液发生反应方程式为：MgCl₂+2NaClO₃═Mg（ClO₃）₂+2NaCl↓
再进一步制取Mg（ClO₃）₂•6H₂O的实验步骤依次：①蒸发结晶；②趁热过滤；③冷却结晶；④过滤、洗涤．
（4）产品中Mg（ClO₃）₂•6H₂O含量的测定：
步骤1：准确称量3.50g产品配成100mL溶液．
步骤2：取10mL于锥形瓶中，加入10mL稀硫酸和20mL 1.000mol•L^-1的FeSO₄
溶液，微热．
步骤3：冷却至室温，过量的FeSO₄用0.100mol•L^-1 K₂Cr₂O₇溶液滴定至终点，此过程中反应的离子方程式为：Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O．
步骤4：将步骤2、3重复两次，平均消耗K₂Cr₂O₇溶液15.00mL．
①写出步骤2中发生反应的离子方程式：6Fe²⁺+ClO₃⁺+6H⁺═6Fe³⁺+Cl^-+3H₂O
②产品中Mg（ClO₃）₂•6H₂O的质量分数为78.3%．

Answer 1

分析 卤块的成分有MgCl₂•6H₂O、MgSO₄、FeCl₂，加入高锰酸钾之后，亚铁离子可以被氧化为三价铁离子，再向混合物中加入氯化钡溶液，可以将硫酸根离子转化为硫酸钡沉淀，加入氧化镁，调节pH=4，可以促进铁离子的水解，将铁离子转化为氢氧化铁而除去，过滤，得到的滤液是氯化镁，滤渣有BaSO₄和Fe（OH）₃，根据溶解度曲线可知，混合溶液中NaCl溶解度最小，再加入NaClO₃饱和溶液得到NaCl沉淀与Mg（ClO₃）₂溶液，经过蒸发浓缩、趁热过滤、冷却结晶、洗涤、干燥得到Mg（ClO₃）₂•6H₂O；
（1）过滤实验用到的仪器：漏斗、玻璃棒、烧杯、滤纸、铁架台等；加入MgO的作用是调节溶液的pH，使杂质Fe³⁺形成沉淀完全除去，前一步溶液中还生成硫酸钡沉淀；
（2）硫酸根离子用盐酸酸化的氯化钡检验；
（3）向滤液中加入NaClO₃饱和溶液后，发生反应MgCl₂+2NaClO₃=Mg（ClO₃）₂+2NaCl，然后利用NaCl、Mg（ClO₃）₂的溶解度与温度的关系，将溶液蒸发浓缩、趁热过滤、冷却结晶、洗涤，得到Mg（ClO₃）₂•6H₂O；
（4）①氯酸根离子具有氧化性，可以将亚铁离子氧化为正三价；
②根据化学反应ClO₃^-+6Fe²⁺+6H⁺=6Fe³⁺+Cl^-+3H₂O以及Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O，可以得出：ClO₃^-～6Fe²⁺，Cr₂O₇^2-～6Fe²⁺，根据各个质物之间的关系式可计算百分含量．

解答 解：卤块的成分有MgCl₂•6H₂O、MgSO₄、FeCl₂，加入高锰酸钾之后，亚铁离子可以被氧化为三价铁离子，再向混合物中加入氯化钡溶液，可以将硫酸根离子转化为硫酸钡沉淀，加入氧化镁，调节pH=4，可以促进铁离子的水解，将铁离子转化为氢氧化铁而除去，过滤，得到的滤液是氯化镁，滤渣有BaSO₄和Fe（OH）₃，根据溶解度曲线可知，混合溶液中NaCl溶解度最小，再加入NaClO₃饱和溶液得到NaCl沉淀与Mg（ClO₃）₂溶液，经过蒸发浓缩、趁热过滤、冷却结晶、洗涤、干燥得到Mg（ClO₃）₂•6H₂O；
（1）过滤实验用到的仪器：漏斗、玻璃棒、烧杯、滤纸、铁架台等，其中玻璃仪器有：漏斗、玻璃棒、烧杯；
加入MgO的作用是调节溶液的pH=4，可以促进铁离子的水解，使杂质Fe³⁺形成沉淀完全除去，所以加MgO后过滤所得滤渣的主要成分的化学式为Fe（OH）₃，前一步中还生成硫酸钡沉淀，所以滤渣成分为BaSO₄和Fe（OH）₃；
故答案为：漏斗、玻璃棒、烧杯；BaSO₄和Fe（OH）₃；
（2）硫酸根离子用盐酸酸化的氯化钡溶液检验，其检验方法为取过滤后滤液少许于试管中，滴加适量BaCl₂溶液，若不再出现浑浊则SO₄^2-已沉淀完全，
故答案为：取过滤后滤液少许于试管中，滴加适量BaCl₂溶液，若不再出现浑浊则SO₄^2-已沉淀完全；
（3）向滤液中加入NaClO₃饱和溶液后，发生反应：MgCl₂+2NaClO₃=Mg（ClO₃）₂+2NaCl↓，然后利用NaCl、Mg（ClO₃）₂的溶解度与温度的关系将溶液蒸发浓缩、趁热过滤、冷却结晶、洗涤，就得到Mg（ClO₃）₂•6H₂O，
故答案为：MgCl₂+2NaClO₃=Mg（ClO₃）₂+2NaCl↓；趁热过滤；冷却结晶；
（4）①氯酸根离子具有氧化性，可以将亚铁离子氧化为正三价，化学方程式为：ClO₃^-+6Fe²⁺+6H⁺=6Fe³⁺+Cl^-+3H₂O，
故答案为：ClO₃^-+6Fe²⁺+6H⁺=6Fe³⁺+Cl^-+3H₂O；
②根据化学方程式：ClO₃^-+6Fe²⁺+6H⁺=6Fe³⁺+Cl^-+3H₂O以及Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O，可以得出：ClO₃^-～6Fe²⁺，Cr₂O₇^2-～6Fe²⁺，用0.100mol•L^-1 K₂Cr₂O₇溶液滴定至终点过程可以得出剩余的亚铁离子的物质的量为：0.100mol•L^-1×0.015L×6=0.009mol，和氯酸根离子反应的亚铁离子的物质的量为：20×10^-3L×1.000mol•L^-1-0.009mol=0.011mol，
氯酸根离子的物质的量为：$\frac{1}{6}$×0.011mol，产品中Mg（ClO₃）₂•6H₂O的质量分数：（$\frac{1}{2}$×0.011×299g/mol）×10×$\frac{1}{3.5}$×100%=78.3%．
故答案为：78.3%．

点评 本题考查物质制备，为高频考点，侧重考查学生阅读、获取信息、利用信息解答问题、综合知识灵活运用、计算能力，明确流程图中发生的反应、各物质成分及其性质是解本题关键，涉及方程式的计算、仪器选取、实验操作、氧化还原反应等知识点，注意正确确定（4）题各个物理量之间的关系式，题目难度中等．