Question

MgSO₄?7H₂O是一种重要的化工原料：某研究性学习小组设计了利用菱镁矿石（主要成分是MgCO₃，并含有MnCO₃，SiO₂杂质）制取MgSO₄?7H₂O的实验，工艺流程如下：

（1）笫①步研磨的目的是

 

，所得滤液主要含

 

，

 

等溶质．
（2）第②步反应的离子方程式为

 

．
（3）第③步浓缩结晶后，要经过

 

、洗涤、干燥等步骤才可得到MgSO₄?7H₂O洗涤沉淀的基本操作是

 

．
（4）若制得MgSO₄?7H₂O的质量为82.00克，测得MnO₂的质量为1.74克，且测得第①步滤渣质量为4.70克，忽略各物质在溶液中的溶解损失，可计算出菱镁矿石中MgCO₃的质量分数为

 

．

Answer 1

考点：制备实验方案的设计,镁、铝的重要化合物

专题：几种重要的金属及其化合物

分析：菱镁矿石（主要成分是MgCO₃，并含有MnCO₃，SiO₂杂质）研碎加稀硫酸，SiO₂不反应，MgCO₃，MnCO₃反应生成二氧化碳气体，MgSO₄、MnSO₄溶液，向滤液中加NaClO，Mn²⁺被氧化为+4价，变成MnO₂沉淀，溶液中含有MgSO₄和少量NaCl，浓缩结晶、过滤洗涤，得MgSO₄?7H₂O晶体；
（1）菱镁矿石研碎的目的是使菱镁矿石变成粉状，加稀硫酸溶解时反应速率快，MgCO₃和MnCO₃与稀硫酸反应生成MgSO₄、MnSO₄；
（2）第②步反应为向含有MgSO₄、MnSO₄的溶液中加NaClO，Mn²⁺有还原性，ClO^-有氧化性，Mn²⁺被氧化为+4价，变成MnO₂沉淀，ClO^-被还原成Cl^-，然后缺项配平；
（3）从溶液中制取固体的方法是：蒸发浓缩→冷却结晶→过滤→洗涤；洗涤沉淀的方法为：将沉淀置于过滤器中，沿玻璃棒向漏斗中注入少量蒸馏水至刚好浸没沉淀，并不漫过滤纸边缘，待水流尽，反复几次，即可把固体洗涤干净；
（4）菱镁矿石（主要成分是MgCO₃，并含有MnCO₃，SiO₂杂质）中的元素最终存在形式：MgCO₃变为82.00gMgSO₄?7H₂O，MnCO₃变为1.74gMnO₂，SiO₂杂质在第①步以滤渣形式存在，质量为4.70克，m（菱镁矿）=m（MgCO₃）+m（MnCO₃）+m（不溶物）=28.00g+2.30g+4.70g=35.00g，菱镁矿石中MgCO₃的质量分数=

m(MgCO3)

m(菱镁矿)

×100%=

28.00g

35.00g

×100%=80%．

解答： 解：菱镁矿石（主要成分是MgCO₃，并含有MnCO₃，SiO₂杂质）研碎加稀硫酸，SiO₂不反应，MgCO₃，MnCO₃反应生成二氧化碳气体，MgSO₄、MnSO₄溶液，向滤液中加NaClO，Mn²⁺被氧化为+4价，变成MnO₂沉淀，溶液中含有MgSO₄和少量NaCl，浓缩结晶、过滤洗涤，得MgSO₄?7H₂O晶体；
（1）菱镁矿石研碎的目的是使菱镁矿石变成粉状，加稀硫酸溶解时反应速率快，发生反应：MgCO₃+H₂SO₄=MgSO₄+H₂O+CO₂↑；MnCO₃+H₂SO₄=MnSO₄+H₂O+CO₂↑，SiO₂杂质不和稀硫酸反应，故滤液中含有MgSO₄，MnSO₄；
故答案为：使溶解充分并加快溶解速率；MgSO₄；MnSO₄；
（2）第②步反应为向含有MgSO₄、MnSO₄的溶液中加NaClO，Mn²⁺有还原性，ClO^-有氧化性，Mn²⁺被氧化为+4价，变成MnO₂沉淀，ClO^-被还原成Cl^-，根据氧化还原反应得失电子相等知，Mn²⁺和ClO^-的系数之比为1：1，该溶液为酸性溶液，故反应中不出现OH^-；
故答案为：Mn²⁺+ClO^-+H₂O=MnO₂↓+Cl^-+2H⁺；
（3）从溶液中制取固体的方法是：蒸发浓缩→冷却结晶→过滤→洗涤；洗涤沉淀的方法为：将沉淀置于过滤器中，沿玻璃棒向漏斗中注入少量蒸馏水至刚好浸没沉淀，并不漫过滤纸边缘，待水流尽，反复几次，即可把固体洗涤干净，故答案为：过滤；将沉淀置于过滤器中，沿玻璃棒向漏斗中注入少量蒸馏水至刚好浸没沉淀，待水流尽，重复2-3次；
（4）由原子守恒知生成1molMgSO₄?7H₂O，消耗1molMgCO₃，即n（MgCO₃）=n（MgSO₄?7H₂O），m（MgCO₃）=

82.00g

246g/mol

×84g/mol=28.00g；
同理：n（MnCO₃）=n（MnO₂），m（MnCO₃）=

1.74g

87g/mol

×115g/mol=2.30g，菱镁矿石的质量为：m（菱镁矿）=m（MgCO₃）+m（MnCO₃）+m（不溶物）=28.00g+2.30g+4.70g=35.00g，菱镁矿石中MgCO₃的质量分数=

m(MgCO3)

m(菱镁矿)

×100%=

28.00g

35.00g

×100%=80%；
故答案为：80%．

点评：本题考查了物质分离的实验设计和方法应用，主要是利用氧化还原反应除去杂质Mn2+，得到较纯净的MgSO₄溶液来制备MgSO₄?7H₂O晶体，同时考查了物质分离方法，题目难度中等．