Question

19．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：

根据题意回答第（1）～（6）题：
（1）实验中需用1mol/L的硫酸800mL，若用98%的浓硫酸（ρ=1.84g/mL）来配制，量取浓硫酸时，需使用的量筒的规格为D．A．10mLB．20mLC．50mLD．100mL
（2）加入的NaClO可与Mn²⁺反应：Mn²⁺+ClO^-+H₂O=MnO₂↓+2H⁺+Cl^-，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．
（3）滤渣的主要成份除含有Fe（OH）₃、Al（OH）₃外，还有MnO₂、SiO₂．
（4）在“除钙”前，需检验滤液中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，简要说明操作步骤蒸发浓缩（结晶）．“操作I”是将滤液继续蒸发浓缩，冷却结晶，趁热过滤，便得到了MgSO₄•7H₂O．
（6）实验中提供的硼镁泥共100g，得到的MgSO₄•7H₂O为172.2g，则MgSO₄•7H₂O的产率为70%．

Answer 1

分析 硼镁泥主要成份是MgO（占40%），还有CaO、MnO、Fe₂O₃、FeO、Al₂O₃、SiO₂等杂质，加入硫酸，MgO、CaO、MnO、Fe₂O₃、FeO、Al₂O₃都和硫酸反应，SiO₂不与硫酸反应，次氯酸钠具有强氧化性，加入的NaClO可与Mn²⁺反应生成MnO₂，把亚铁离子氧化成铁离子，溶液pH升高，铁离子生成氢氧化铁沉淀，铝离子形成氢氧化铝沉淀，过滤除去滤渣Fe（OH）₃、Al（OH）₃、MnO₂、SiO₂，滤液中含钙离子、镁离子，除钙后，只剩镁离子，蒸发冷却结晶得到硫酸镁晶体，以此来解答．

解答 解：硼镁泥主要成份是MgO（占40%），还有CaO、MnO、Fe₂O₃、FeO、Al₂O₃、SiO₂等杂质，加入硫酸，MgO、CaO、MnO、Fe₂O₃、FeO、Al₂O₃都和硫酸反应，SiO₂不与硫酸反应，次氯酸钠具有强氧化性，加入的NaClO可与Mn²⁺反应生成MnO₂，把亚铁离子氧化成铁离子，溶液pH升高，铁离子生成氢氧化铁沉淀，铝离子形成氢氧化铝沉淀，过滤除去滤渣Fe（OH）₃、Al（OH）₃、MnO₂、SiO₂，滤液中含钙离子、镁离子，除钙后，只剩镁离子，蒸发冷却结晶得到硫酸镁晶体，
（1）需用1mol/L的硫酸800mL，若用98%的浓硫酸（ρ=1.84g/mL）来配制，结合溶液配制前后溶质的物质的量不变可知，量取浓硫酸为$\frac{1mol/L×1L}{\frac{1000×1.84×98%}{98}}$=0.054L=54mL，则选择量筒为100mL，故答案为：D；
（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^-，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；
（3）SiO₂不与硫酸反应，次氯酸钠具有强氧化性，加入的NaClO可与Mn²⁺反应生成MnO₂，把亚铁离子氧化成铁离子，溶液PH升高，铁离子生成氢氧化铁沉淀，铝离子形成氢氧化铝沉淀，过滤得滤渣Fe（OH）₃、Al（OH）₃、MnO₂、SiO₂，故答案为：MnO₂、SiO₂；
（4）检验滤液中Fe³⁺是否被除尽，检验方法为取少量滤液，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⁺，
故答案为：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）由温度对硫酸镁、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；操作I”是将滤液继续蒸发浓缩，冷却结晶，再经过过滤，便得到MgSO₄•7H₂O晶体，
故答案为：蒸发浓缩（结晶）；趁热过滤；
（6）硼镁泥主要成份是MgO（占40%），则100g中含Mg为100g×40%×$\frac{24}{40}$×100%=24g，由Mg原子守恒可知得到MgSO₄•7H₂O为$\frac{24g}{24g/mol}$×246g/mol=246g，则MgSO₄•7H₂O的产率为$\frac{172.2g}{246g}$×100%=70%，故答案为：70%．

点评 本题考查混合物分离提纯，为高频考点，涉及混合物的分离提纯、离子的检验、氧化还原反应、产率计算等知识，把握实验流程及物质的性质为解答的关键，侧重分析与实验能力的考查，综合性较强，题目难度较大．