题目内容

14．MgSO4•7H2O在医药上常用做泻药，工业上可用氯碱工业中的一次盐泥为原料生产．已知一次盐泥中含有镁、钙、铁、铝、锰的硅酸盐和碳酸盐等成分．其主要工艺如下：

表：生成氢氧化物沉淀的PH
物质开始沉淀完全沉淀
Fe（OH）32.73.7
Fe（OH）27.69.6
Mn（OH）28.39.8
Mg（OH）29.611.1
Al（OH）33.75.7
开始溶解：7.8完全溶解：10.0
根据工艺流程和表1，请回答下列问题：
（1）用H2SO4调节溶液PH至1～2，H2SO4作用是将盐泥中的碳酸盐和硅酸盐转化为可溶性的硫酸盐，同时生成硫酸钙和硅酸除去
（2）加NaClO溶液至PH=5～6并加热煮沸5～10分钟，沉淀2中主要含有MnO2和另外两种难溶物，这两种难溶物的化学式分别为Fe（OH）3、Al（OH）3；其中NaClO溶液将MnSO4转化为MnO2的离子方程式为ClO-+Mn2++H2O=MnO2+Cl-+2H+
（3）检验滤液Ⅱ中是否含有Fe3+的实验方法是取滤液Ⅱ1-2ml于试管中，加入少量的KSCN溶液，若不变红色，证明滤液Ⅱ中无Fe3+
（4）“操作X”是将溶液蒸发浓缩、冷凝结晶、过滤洗涤，即得到MgSO4•7H2O晶体．
（5）电解溶液A能否得到单质Mg不能（填“能”或“不能”），阳极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+
（6）准确称量制得的样品5g，用200mL水溶解，加入2mol•L-1的盐酸5mL，在不断搅拌下滴加足量2mol•L-1 BaCl2溶液，充分反应后，得沉淀4.46g，则样品纯度为98.4%．

分析 一次盐泥中含有镁、钙、铁、铝、锰的硅酸盐和碳酸盐等成分，加入硫酸反应生成硫酸镁，硫酸钙，硫酸铁，硫酸铝，硫酸锰，会把碳酸盐和硅酸盐转化为溶于水的硫酸盐，得到的沉淀1主要为H2SiO3、CaSO4，过滤，滤液加入次氯酸钠是为了氧化锰离子为二氧化锰，同时溶液中Fe3+、Al3+水解生成Fe（OH）3、Al（OH）3沉淀，所以沉淀2为MnO2、Fe（OH）3、Al（OH）3，过滤，在滤液中加入氢氧化钠生成氢氧化镁沉淀，所以沉淀3为Mg（OH）2，氢氧化镁中加入硫酸得到硫酸镁溶液，将溶液经过加热浓缩，冷却结晶，过滤、洗涤、干燥等操作，获得MgSO4•7H2O晶体，
（1）用H2SO4调节溶液PH至1～2，H2SO4作用是把盐泥中含有镁、钙、铁、铝、锰的硅酸盐和碳酸盐等成分转化为硫酸盐溶于水，硫酸钙、硅酸沉淀；
（2）根据各物质溶解后的成分分析可知沉淀还应有Fe（OH）3、Al（OH）3；根据氧化还原反应得失电子相等，利用离子方程式的配平方法书写反应的离子方程式；
（3）利用Fe3+离子与KSCN溶液生成血红色的物质检验；
（4）依据溶液中得到溶质晶体的方法分析判断，操作X是从硫酸镁溶液中得到MgSO4•7H2O晶体，需要蒸发浓缩溶液，冷却结晶，洗涤干燥；
（5）A为硫酸镁溶液，电解溶液再阳极是溶液中氢氧根离子失电子发生氧化反应；
（6）依据硫酸根离子守恒计算得到硫酸镁晶体的物质的量和质量来计算样品纯度．

解答 解：（1）盐泥中含有镁、钙、铁、铝、锰的硅酸盐和碳酸盐等成分，用H2SO4调节溶液PH至1～2，会把碳酸盐和硅酸盐转化为溶于水的硫酸盐，把钙离子形成硫酸钙沉淀，把硅酸根离子形成硅酸沉淀过滤除去，
故答案为：将盐泥中的碳酸盐和硅酸盐转化为可溶性的硫酸盐，同时生成硫酸钙和硅酸除去；
（2）加入硫酸反应生成硫酸镁，硫酸铝，硫酸铁，加入次氯酸钠是为了氧化锰离子为二氧化锰，调节溶液PH，Fe3+、Al3+水解生成Fe（OH）3、Al（OH）3沉淀；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-，盐类的水解为吸热反应，加热有利于Al3+、Fe3+水解以及Mn2+氧化成MnO2，
故答案为：Fe（OH）3、Al（OH）3；Mn2++ClO-+H2O=MnO2↓+2H++Cl-；
（3）Fe3+离子与KSCN溶液生成血红色的Fe（SCN）3，可利用该反应进行检验，
故答案为：取过滤II后的滤液1～2 ml于试管中，加入少量KSCN溶液，如果溶液不显红色，证明滤液中无Fe3+；
（4）操作X是从硫酸镁溶液中得到MgSO4•7H2O晶体，需要蒸发浓缩溶液，冷却结晶，洗涤干燥，
故答案为：蒸发浓缩，冷凝结晶；
（5）A为硫酸镁的硫酸溶液，电解溶液再阳极是溶液中氢氧根离子失电子发生氧化反应，酸性溶液中电解反应为：2H2O-4e-=O2↑+4H+，电解溶液A不能得到单质Mg，
故答案为：不能；  2H2O-4e-=O2↑+4H+；
（6）准确称量制得的样品5g，用200mL水溶解，加入2mol•L-1的盐酸5mL，在不断搅拌下滴加足量2mol•L-1 BaCl2溶液，充分反应后，得沉淀4.66g，
生成沉淀BaSO4物质的量=$\frac{4.66g}{233g/mol}$=0.02mol；
MgSO4•7H2O物质的量为0.02mol，质量=0.02mol×246g/mol=4.92g，
样品纯度=$\frac{4.92g}{5g}$×100%=98.4%，
故答案为：98.4%．

点评 本题考查物质的制备、除杂，涉及物质的检验以及沉淀的转化等知识，题目较为综合，难度中等，本题注意要认真分析题中数据，考查学生的分析能力．

练习册系列答案
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7．20世纪70年代以后，由于对氢能源的研究和开发日趋重要，首先要解决氢气的安全贮存和运输问题，储氢材料和储氢技术是关键技术，是大家关注的热点之一．储氢材料范围由金属扩展至合金甚至有机物领域，根据信息材料请回答以下问题：
（1）金属锂是一种重要的储氢材料，吸氢和放氢原理如下：
I．2Li+H2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2LiHⅡ．LiH+H2O=LiOH+H2↑
已知LiH固体密度为0.8g/cm3，用锂吸收11.2L（标准状况）H2，生成的LiH体积与被吸收的H2体积比为$\frac{1}{1120}$．
（2）NaBH4（氢元素为-1价）也是一种重要的储氢载体，能与水反应得到NaBO2，且反应前后B的化合价不变，该反应的化学方程式为NaBH4+2H2O═NaBO2+4H2↑．
（3）镁铝合金（Mg17Al12）是一种潜在的贮氢材料，可在氩气保护下，将一定化学计量比的Mg、Al单质在一定温度下熔炼获得．该合金在一定条件下完全吸氢的反应方程式为Mg17Al12+17H2=17MgH2+12Al．得到的混合物Y（17MgH2+12Al）在一定条件下释放出氢气．在6.0mol•L-1HCl溶液中，混合物Y能完全释放出H2．1mol Mg17Al12完全吸氢后得到的混合物Y与上述盐酸完全反应，释放出H2的物质的量为52mol．
（4）储氢还可借助有机物，如利用环己烷和苯之间的可逆反应来实现脱氢和加氢：
（g）$?_{高温}^{Pt-Sn/Al_{2}O_{3}}$（g）+3H2（g）．
在某温度下，向容积为2L的恒容密闭容器中加入环己烷，其起始物质的量为a mol，平衡时体系中压强为P MPa，苯的物质的量为b mol，平衡常数Kp=$\frac{27{b}^{4}{P}^{3}}{（a-b）（a+3b）^{3}}（MPa）^{3}$（用含a、b、P的代数式表示，平衡常数Kp表达式要求带单位；用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数）．
（5）一定条件下，如图所示装置可实现有机物的电化学储氢（忽略其他有机物）．

①导线中电流移动方向为B→E．（用B、E表示）
②生成目标产物的电极反应式为C6H6+6H++6e-═C6H12．
8．（1）为了检验和除去表中的各种杂质（括号里的为杂质），请从①中选出适当的检验试剂，从②中选出适当的除杂试剂，将所选的答案用字母填入相应的空格内．
①检验的试剂：A．无水硫酸铜B．酸性高锰酸钾溶C．水D．氢氧化钠溶液
②除杂试剂：a．无水硫酸铜  b．乙酸    c．新制的生石灰  d．溴水
物质检验试剂除杂试剂
甲烷（乙烯）
酒精（水）
（2）如图，在左试管中先加入2mL 95%的乙醇，并在摇动下缓缓加入3mL浓硫酸，再加入2mL乙酸，充分摇匀．按图连接好装置，用酒精灯对左试管小火加热3～5min后，改用大火加热，当观察到右试管中有明显现象时停止实验．
试回答：在右试管中通常加入饱和碳酸钠溶液．作用是：中和挥发出来的乙酸，溶解挥发出来的乙醇，降低乙酸乙酯在水中的溶解度，便于分层得到乙酸乙酯；
反应中加入浓硫酸的作用是催化剂、吸水剂．
3．硫酸亚铁晶体（FeSO4•7H2O）在医药上做补血剂，聚合硫酸铁[Fe2（OH）n（SO4）（3-$\frac{n}{2}$）]m是高效的水处理混凝剂，在实验窒以铁屑和稀硫酸为主要原料．制备它们的实验方案如下；
已知：所得聚合硫酸铁产品若能用于饮用水处理．需达到盐基度指际在8.0%～16.0%范围内．盐基度是指产品中n（OH-）、n（Fe3+） 的比值，即盐基度=n（OH-）/n（Fe3+）×100%
制备聚合硫酸铁的流程中，若溶液的pH调节过大，将导致聚合硫酸铁中铁的质量分数偏低（填“偏高”、“偏低”、“无影响”），加5%H2O2之前需取样分析溶液中离子的浓度，其目的是确定氧化Fe2+所需H2O2的量．
9．用二氧化氯（ClO2）、高铁酸钠（Na2FeO4）等新型净水剂替代传统的净水剂Cl2对淡水进行消毒是城市饮用水处理新技术．ClO2和Na2FeO4在水处理过程中分别被还原为Cl-和Fe3+．
（1）如果以单位质量的氧化剂所得到的电子数来表示消毒效率，那么ClO2、Na2FeO4、Cl2三种消毒杀菌剂的消毒效率由大到小的顺序是ClO2＞Cl2＞Na2FeO4．（填化学式）
（2）二氧化氯是一种黄绿色有刺激性气味的气体，其熔点为-59℃，沸点为11.0℃，易溶于水．工业上用稍潮湿的KClO3和草酸（H2C2O4）在60℃时反应制得．某学生用如上图所示的装置模拟工业制取及收集ClO2，其中A为ClO2的发生装置，B为ClO2的凝集装置，C为尾气吸收装置．       请回答下列问题：
①A中反应产物有K2CO3、ClO2和CO2等，请写出该反应的化学方程式：2KClO3+H2C2O4=K2CO3+2ClO2↑+CO2↑+H2O．
A部分还应添加温水浴控制60℃的温度，B部分还应补充什么装置：冰水浴冷凝装置或盛有冰水的水槽；
②该装置按①补充完整后，装置A、B、C中还有一处设计明显不合理的是C（填“A、B或C”）
③C中的试剂为NaOH溶液，反应时生成氯酸钠和亚氯酸钠（NaClO2），该反应的离子方程式为2ClO2+2OH-═ClO3-+ClO2-+H2O．若实验时需要450mL 4mol/L的NaOH溶液，则在精确配制时，需要称取NaOH的质量是80.0g，所使用的仪器除托盘天平、量筒、胶头滴管、玻璃棒外，还必须有500mL容量瓶、烧杯．
19．氯化铜是一种广泛用于生产颜料、木材防腐剂等的化工产品．某研究小组用粗铜（含杂质Fe）按下述流程制备氯化铜晶体（CuCl2•2H2O），已知氯化铜易溶于水，难溶于乙醇．

（1）溶液1中的金属离子有Fe3+、Fe2+、Cu2+．能检验溶液1中Fe2+的试剂①②（填编号）
①KMnO4    ②K3[Fe（CN）6]③NaOH         ④KSCN
为了更完全的沉淀，试剂X为H2O2．
（2）试剂Y用于调节pH以除去杂质，Y可选用下列试剂中的（填序号）cd．
a．NaOH   b．NH3•H2O   c．CuO   d．Cu2（OH）2CO3   e．CuSO4
调节pH至4～5的原因是使溶液中Fe3+转化为Fe（OH）3沉淀，Cu2+离子不沉淀．
（3）实验室采用如图所示的装置，可将粗铜与Cl2反应转化为固体1（部分加热和夹持装置已略去）．

有同学认为应在浓硫酸洗气瓶前增加吸收HCl的装置，你认为是否必要（填“是”或“否”）否．理由是HCl不参与反应，且能抑制Cu2+水解．
（4）实验所需480mL10mol/L浓HCl配制时用到的玻璃仪器有量筒、玻璃棒、烧杯、胶头滴管、500mL容量瓶．
（5）该装置存在缺陷，请写出：缺少防止倒吸装置安全瓶．
（6）得到CuCl2•xH2O晶体最好采用的干燥方式是D．
A．空气中加热蒸干
B．空气中低温蒸干
C．HCl气流中加热烘干
D．HCl气流中低温烘干
（7）为了测定制得的氯化铜晶体（CuCl2•xH2O）中x的值，某兴趣小组设计了以下实验方案：称取m g晶体溶于水，加入足量氢氧化钠溶液、过滤、沉淀洗涤后用小火加热至质量不再轻为止，冷却，称量所得黑色固体的质量为ng．沉淀洗涤的操作方法是向过滤器中加入水至完全浸没沉淀，过滤，重复2～3次，根据实验数据测得x=$\frac{80m-135n}{18n}$（用含m、n的代数式表示）．
6．“酒是陈的香”，就是因为酒在储存过程中生成了有香味的乙酸乙酯，在实验室我们也可以用如图所示的装置制取乙酸乙酯．回答下列问题：
（1）写出制取乙酸乙酯的化学反应方程式：CH3COOH+C2H5OH$?_{△}^{浓硫酸}$CH3COOC2H5+H2O
（2）试管B中盛放的溶液是饱和碳酸钠溶液，其主要作用是中和乙酸、吸收乙醇，
降低乙酸乙酯的溶解度，有利于酯的分离．
（3）装置中通蒸气的导管不能插入试管B的溶液中，目的是防止倒吸．
（4）若要把制得的乙酸乙酯分离出来，应采用的实验操作是分液．
（5）做此实验时，往往还向大试管A中加入几块碎瓷片，其目的是防止暴沸．
（6）用30g乙酸与46g乙醇反应，如果实际产量是理论产量的67%，则实际得到乙酸乙酯的质量是B．
A．44g         B． 29.5g            C．74.8g        D．88g．
3．下列物质中，属于电解质的是（　　）
A．CO2B．HClC．BaSO4D．NaOH溶液
4．已知常温下，在溶液中发生如下反应：
①16H++10Z-+2XO4-═2X2++5Z2+8H2O
②2A2++B2═2A3++2B-
③2B-+Z2═B2+2Z-
由此推断下列说法错误的是（　　）
A．反应Z2+2A2+═2A3++2Z-可以进行
B．Z元素在反应③中被还原，在反应①中被氧化
C．氧化性由强到弱的顺序是XO4-、Z2、B2、A3+
D．还原性由强到弱的顺序是Z-、B-、A2+、X2+

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