题目内容
【题目】碳酸镁晶须是一种新型吸波隐形材料中的增强剂。某工厂以MgCl2(含少量杂质FeCl2、FeCl3)为原料制备碳酸镁晶须（MgCO3·H2O）的工艺流程如下：
已知：Fe3+、Fe2+、Mg2+生成氢氧化物沉淀时的pH
物质 | 开始沉淀 | 沉淀完全 |
Fe(OH)3 | 2.7 | 3.7 |
Fe(OH)2 | 7.6 | 9.6 |
Mg(OH)2 | 9.9 | 11.1 |
注：Fe(OH)2沉淀呈絮状，不易从溶液中除去。
（1）写出“氧化”过程中发生的离子反应方程式并用双线桥标出电子转移的方向和数目____。
（2）pH调节的范围______，滤渣的主要成分______（填化学式）。
（3）操作X包括过滤、洗涤、烘干，证明碳酸镁晶须已经洗涤干净的方法_____。
（4）水浸后溶液中Fe2+、Fe3+含量的测定
①取水浸后溶液100.00 mL，测得Cl的浓度为0.455 mol·L1，向其中缓缓通入氯气使Fe2+恰好完全转化为Fe3+，测得此时溶液中Cl的浓度为0.460 mol·L1（溶液体积变化忽略不计）。
②另取水浸后溶液100.00 mL，向其中加入过量的1 mol·L1 NaOH溶液，充分反应后过滤、洗涤、灼烧，冷却后，称得固体粉末的质量为0.96 g。
试通过计算确定水浸后溶液中Fe2+、Fe3+的物质的量浓度______（写出计算过程）。
【答案】 
3.7~9.9 Fe(OH)3 取少量最后一次洗涤液，向其中加入硝酸酸化的AgNO3溶液，若无白色沉淀生成则证明已洗涤干净（检验NH4+不扣分） 由关系式“2Fe2+~ Cl2~ 2Cl”可知，增加的Cl-的物质的量即为Fe2+的物质的量n(Fe2+) =100×10-3×(0.460-0.455)=5.0×10-4mol
c(Fe2+)=5.0×10-4÷100×10-3=0.005 mol·L1
固体的成分为Fe2O3、MgO
则[n(Fe3+)+ n(Fe2+)]×0.5×160+ n(Mg2+)×40=0.96
根据溶液中的电荷守恒：3n(Fe3+)+ 2n(Fe2+)+2n(Mg2+)=0.455×100×10-3
则n(Fe3+)=1.5×10-3mol
即c(Fe3+)=0.015 mol·L1
【解析】原料水浸加入过氧化氢，将亚铁离子氧化为铁离子，再调节pH，使铁离子转化为氢氧化铁而除去，过滤后，滤液中加入氨水与碳酸氢铵得到沉淀，再过滤、洗涤、烘干得到碳酸镁晶须。则
（1）氧化过程发生反应：H2O2+2H++2Fe2+＝2Fe3++2H2O，用双线桥标出电子转移的方向和数目为
；（2）“调节pH”目的是使Fe3+等杂质离子生成氢氧化铁沉淀除去，且尽量避免Mg2+转化为沉淀，根据各氢氧化物沉淀生成的pH与沉淀完全的pH可知应控制pH在3.7～9.9之间，滤渣的主要成分为Fe(OH)3；（3）碳酸镁晶须表面会附着氯离子等，所以检验沉淀是否洗涤干净的实验操作是取少量最后一次洗涤液，向其中加入硝酸酸化的AgNO3溶液，若无白色沉淀生成则证明已洗涤干净；（4）根据反应的方程式可得关系式：2Fe2+~Cl2~2Cl，增加的Cl－的物质的量即为Fe2+的物质的量n(Fe2+) =0.1L×(0.460-0.455)mol/L=5.0×10-4mol，c(Fe2+)=5.0×10-4mol÷0.1L=0.005mol·L1。固体的成分为Fe2O3、MgO，则[n(Fe3+)+n(Fe2+)]×0.5×160+n(Mg2+)×40=0.96。根据溶液中的电荷守恒可知：3n(Fe3+)+2n(Fe2+)+2n(Mg2+)=0.455mol/L×0.1L，解得n(Fe3+)=1.5×10-3mol，即c(Fe3+)=0.015 mol·L1。
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