Question

13．硼镁泥是一种工业废料，主要成份是MgO（占40%），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MgSO₄•7H₂O的流程如下：

根据题意回答下列问题：
（1）实验中需用1mol•L^-1的硫酸80mL，若用98%的浓硫酸配制，除量筒、玻璃棒外，还需要的玻璃仪器有烧杯、100mL的容量瓶、胶头滴管．
（2）加入的NaClO可与Mn²⁺反应产生MnO₂沉淀，该反应的离子方程式：Mn²⁺+ClO^-+H₂O=MnO₂↓+2H⁺+Cl^-．
（3）在调节pH=5～6之前，还有一种离子也会被NaClO氧化，该反应的离子方程式为：2Fe²⁺+ClO^-+2H⁺=2Fe³⁺+Cl^-+H₂O．
（4）如何检验滤液中Fe³⁺是否被除尽，简述检验方法取少量滤液，向其中加入硫氰化钾溶液，如果溶液不变红色，说明滤液中不含Fe³⁺；如果溶液变红色，说明滤液中含Fe³⁺．
（5）已知MgSO₄、CaSO₄的溶解度如下表：

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，简要说明主要操作步骤蒸发浓缩、趁热过滤．
（6）如果提供的硼镁泥共100g，得到的MgSO₄•7H₂O 196.8g，则MgSO₄•7H₂O的产率为80%．

Answer 1

分析 硼镁泥是一种工业废料，主要成份是MgO（占40%），还有CaO、MnO、Fe₂O₃、FeO、Al₂O₃、SiO₂等杂质，加入硫酸酸解PH=1，得到溶液硫酸镁、硫酸钙、硫酸锰、硫酸铁、硫酸亚铁、硫酸铝，加入次氯酸钠氧化亚铁离子为铁离子，沉淀锰离子，过滤后的滤液中利用溶解度随温度变化，除去硫酸钙，得到硫酸镁溶液，通过蒸发浓缩趁热过滤得到MgSO₄•7H₂O，
（1）依据配制一定物质的量浓度溶液的一般步骤和实验过程分析选择合适的仪器；
（2）次氯酸根离子具有强的氧化性，能够氧化二价锰离子生成二氧化锰；亚铁离子具有还原性，能够被次氯酸钠氧化；
（4）依据三价铁离子遇到KSCN溶液显血红色设计验证实验过程；
（5）根据表中温度对硫酸镁、硫酸钙的影响完成，温度越高，硫酸钙溶解度越小；
（6）根据硼镁泥中MgO的质量分数（占40%），计算出生成MgSO₄•7H₂O质量及产率．

解答 解：硼镁泥是一种工业废料，主要成份是MgO（占40%），还有CaO、MnO、Fe₂O₃、FeO、Al₂O₃、SiO₂等杂质，加入硫酸酸解PH=1，得到溶液硫酸镁、硫酸钙、硫酸锰、硫酸铁、硫酸亚铁、硫酸铝，加入次氯酸钠氧化亚铁离子为铁离子，沉淀锰离子，过滤后的滤液中利用溶解度随温度变化，除去硫酸钙，得到硫酸镁溶液，通过蒸发浓缩趁热过滤得到MgSO₄•7H₂O，
（1）用98%的浓硫酸来配制1.00mol/L的硫酸80.0mL，应选择100ml容量瓶，一般步骤为：计算、量取、稀释、移液、洗涤、定容、摇匀等，用到的仪器有：量筒、烧杯、玻璃棒、100ml容量瓶，
还需要的玻璃仪器：烧杯、100mL容量瓶、胶头滴管；
故答案为：烧杯、胶头滴管、100mL容量瓶；
（2）NaClO溶液在加热条件下将溶液中的Mn²⁺氧化成MnO₂，反应的离子方程式为Mn²⁺+ClO^-+H₂O=MnO₂↓+2H⁺+Cl^-；
故答案为：Mn²⁺+ClO^-+H₂O═MnO₂↓+2H⁺+Cl^-；
（3）溶液中含有Fe²⁺，具有还原性，可与NaClO发生氧化还原反应，反应的离子方程式为：2Fe²⁺+ClO^-+2H⁺=2Fe³⁺+Cl^-+H₂O；
故答案为：2Fe²⁺+ClO^-+2H⁺═2Fe³⁺+Cl^-+H₂O；
（4）三价铁离子遇到KSCN溶液显血红色，通常利用KSCN溶液检验三价铁离子的存在，取少量滤液，向其中加入硫氰化钾溶液，如果溶液不变红色，说明滤液中不含Fe³⁺；如果溶液变红色，说明滤液中含Fe³⁺；
故选：取少量滤液，向其中加入硫氰化钾溶液，如果溶液不变红色，说明滤液中不含Fe³⁺；如果溶液变红色，说明滤液中含Fe³⁺；
（5）有温度对硫酸镁、硫酸钙的溶解度影响，温度越高，硫酸钙溶解度越小，可以采用蒸发浓缩，趁热过滤方法除去硫酸钙；
故答案为：蒸发浓缩，趁热过滤；
（6）100g硼镁泥中氧化镁的物质的量为：$\frac{100g×40%}{40g/mol}$=1mol，根据镁原子守恒，生成MgSO₄•7H₂O的物质的量为1mol，质量为246g/mol×1mol=246g，MgSO₄•7H₂O的产率为：$\frac{196.2g}{246g}$×100%=80.0%，
故答案为：80.0%．

点评 本题考查了从硼镁泥中提取MgSO₄•7H₂O的方法，涉及配制一定物质的量浓度的溶液的仪器选择、铁离子检验方法、物质分离的方法，产率计算等，侧重考查学生分析问题能力，题目难度较大．