Question

17．盐泥是氯碱工业中的废渣，主要含有镁、铁、铝、钙等的硅酸盐和碳酸盐．实验室以盐泥为原料制取MgSO₄•7H₂O的流程如下：[29g盐泥]$→_{②H_{2}SO_{4}调pH=1-2}^{①水，调成泥浆}$$→_{④过滤}^{③煮沸}$[滤液Ⅰ]$→_{⑥煮沸，趁热}^{⑤加NaClO，pH=5～6}$[滤液Ⅱ]→产品
已知：（Ⅰ） Ksp[Mg（OH）₂]=6.0×10^-12
（Ⅱ） Fe²⁺、Fe³⁺、Al³⁺开始沉淀到完全沉淀的pH范围依次为：7.1～9.6、2.0～3.7、3.1～4.7
（Ⅲ） 三种化合物的溶解度（S）随温度变化曲线如图．
回答下列问题：
（1）在盐泥中加H₂SO₄溶液控制pH为1～2以及第一次煮沸的目的是：为了提高Mg²⁺的浸取率．
（2）若溶液中Mg²⁺的浓度为6mol/L，溶液pH≥8才可能产生Mg（OH）₂沉淀．
（3）第二次过滤需要趁热进行，主要原因是温度较高时钙盐与镁盐分离得更彻底（或高温下CaSO₄•2H₂O溶解度小等合理答案均可）．所得滤渣的主要成分是Al（OH）₃、Fe（OH）₃、CaSO₄•2H₂O．
（4）从滤液Ⅱ中获得MgSO₄•7H₂O晶体的实验操作步骤为：①向滤液Ⅱ中加入NaOH溶液，
②过滤，得沉淀，③向沉淀中加足量稀硫酸，④蒸发浓缩，降温结晶，⑤过滤、洗涤得产品．
（5）若获得的MgSO₄•7H₂O质量为24.6g，则该盐泥中含镁[以Mg（OH）₂计]的百分含量约20.0%（MgSO₄•7H₂O式量为246）

Answer 1

分析 （1）根据离子完全沉淀的pH值来确定在盐泥中加入稀硫酸调pH为1～2并煮沸的目的；
（2）根据氢氧化镁的Ksp=c（Mg²⁺）•c（OH^-）²来计算；
（3）根据三种化合物的溶解度（S）随温度变化的曲线来回答；
（4）镁离子可以和氢氧化钠发生反应生成氢氧化镁沉淀，过滤，得到纯净的沉淀，再加入硫酸，蒸发结晶可以获得硫酸镁晶体；
（5）根据镁元素守恒结合关系式：MgSO₄•7H₂O-Mg（OH）₂进行计算．

解答 解：（1）根据离子完全沉淀的pH值可以知道，在盐泥中加入稀硫酸调pH为1～2并煮沸的目的是为了提高Mg²⁺的浸取率，故答案为：为了提高Mg²⁺的浸取率；
（2）氢氧化镁的Ksp=c（Mg²⁺）•c（OH^-）²，溶液中Mg²⁺的浓度为6.0mol•L^-1，则溶液的c（OH^-）=$\sqrt{\frac{6.0×1{0}^{-12}}{6.0}}$=10^-6mol/L，所以氢离子浓度为10^-8mol/L，pH为8，故答案为：8；
（3）温度较高时钙盐与镁盐分离得更彻底，或者根据三种化合物的溶解度（S）随温度变化的曲线，可以知道高温下CaSO₄•2H₂O溶解度小，所得到的滤渣主要成分是：Al（OH）₃、Fe（OH）₃、CaSO₄•2H₂O，
故答案为：温度较高时钙盐与镁盐分离得更彻底（或高温下CaSO₄•2H₂O溶解度小等合理答案均可）；Al（OH）₃、Fe（OH）₃、CaSO₄•2H₂O；
（4）镁离子可以和氢氧化钠发生反应生成氢氧化镁沉淀，过滤，得到纯净的沉淀，再加入硫酸，蒸发结晶可以获得硫酸镁晶体，故答案为：NaOH溶液；向沉淀中加足量稀硫酸；
（5）设该盐泥中含Mg（OH）₂的质量为X，MgSO₄•7H₂O质量为24.6克，物质的量是0.1mol，由关系式MgSO₄•7H₂O-Mg（OH）₂可知，Mg（OH）₂的质量为0.1mol×58g/mol=5.8g，故该盐泥中含Mg（OH）₂的百分含量为$\frac{5.8g}{29g}$×100%=20.0%，故答案为：20.0%．

点评 本题考查制备实验，为高频考点，把握物质的性质、反应原理及混合物分离方法为解答的关键，侧重分析与实验及计算能力的考查，题目难度不大．