Question

【題目】硼鎂泥是一種工業廢料，主要成份是MgO（占40%，質量分數），還有CaO、MnO、Fe2O3、FeO、Al2O3、SiO2等雜質，以此為原料制取的硫酸鎂，可用于印染、造紙、醫藥等工業。從硼鎂泥中提取MgSO47H2O的工藝流程如下：

（1）實驗中需要1 mol/L的硫酸800 mL，若用 98% 的濃硫酸（ρ= 1.84 g/mL）來配制，量取濃硫酸需要使用量筒的規格為__________（填寫選項字母）

A．10 mL B．20 mL C．50 mL D．100 mL

（2）加入的NaClO可與Mn2+ 反應：Mn2+ + ClO + H2O = MnO2↓+ 2H+ + Cl ，在該步驟中還有一種離子也會被NaClO氧化，該反應的離子方程式為___________________。

（3）濾渣的主要成分除含有Fe(OH)3、Al(OH)3外，還含有__________，___________。

（4）在“除鈣”前，需檢驗濾液中Fe3+ 是否被除盡，簡述檢驗方法___________________。（寫出操作、現象和結論）

（5）已知MgSO4、CaSO4 的溶解度（單位為 g/100 g 水）如下表：

溫度（℃）	40	50	60	70
MgSO4	30.9	33.4	35.6	36.9
CaSO4	0.210	0.207	0.201	0.193

“除鈣”是將MgSO4和CaSO4混合溶液中的CaSO4除去，根據上表數據，簡要說明操作步驟______。“操作Ⅰ”是將濾液繼續蒸發濃縮，冷卻結晶，______，便得到了MgSO47H2O

（6）實驗中提供的硼鎂泥共100 g，得到 MgSO47H2O為172.2 g ，則MgSO47H2O 的產率為___。

Answer 1

【答案】D2Fe2+ + ClO + 2H+ = 2Fe3+ + Cl + H2OSiO2MnO2取最后一滴濾液，向其中加入硫氰化鉀溶液，如果溶液顏色不變紅色，說明濾液中Fe3+被除盡；若出現紅色，說明沒有除盡蒸發濃縮（高溫濃縮），趁熱過濾過濾 或 過濾洗滌70%

【解析】

硼鎂泥中加入硫酸，MgO和CaO、MnO、Fe2O3、FeO、Al2O3都可以和硫酸反應而溶解生成鎂離子，鈣離子，錳離子，和亞鐵離子和鐵離子，鋁離子，SiO2不溶于硫酸，溶液中加入次氯酸鈉會將具有還原性的離子如亞鐵離子和錳離子氧化，生成的二氧化錳也不溶于水，存在于濾渣中，調節溶液的pH，使鐵離子和鋁離子生成沉淀，所以濾渣含有氫氧化鐵和氫氧化鋁和二氧化硅。利用硫酸鎂和硫酸的溶解度隨溫度的變化分析，硫酸鈣的溶解度隨著溫度升高而降低，所以將溶液加熱濃縮，得到高溫下的飽和溶液，趁熱過濾出硫酸鈣，溶液中的溶質幾乎全是硫酸鎂，然后利用蒸發結晶的方法得到硫酸鎂晶體。

(1) 實驗中需要1 mol/L的硫酸800 mL，但實際需要配置1000mL溶液，需要的濃硫酸的體積為VmL，則有1×1×98=98%×1.84×V，解v=54.3mL,選擇100mL量筒，故選D。(2)溶液中的亞鐵離子也可以被次氯酸根離子氧化，離子方程式為：2Fe2+ + ClO + 2H+ = 2Fe3+ + Cl + H2O。(3)通過以上分析，可知二氧化硅不溶于硫酸，在濾渣中存在，次氯酸鈉將錳離子氧化成二氧化錳，也存在于濾渣中。 (4)檢驗溶液中的鐵離子利用其與硫氰化鉀溶液顯紅色的性質進行實驗，實驗操作為：取最后一滴濾液，向其中加入硫氰化鉀溶液，如果溶液顏色不變紅色，說明濾液中Fe3+被除盡；若出現紅色，說明沒有除盡。 (5)利用硫酸鈣的溶解度隨著溫度升高而降低的性質，將溶液蒸發濃縮（高溫濃縮），趁熱過濾出硫酸鈣。得到的濾液為硫酸鎂飽和溶液，將其蒸發濃縮，冷卻結晶，過濾或過濾洗滌，得到硫酸鎂晶體。 (6)實驗中硼鎂泥中氧化鎂的質量為100×40=40g，物質的量為1mol，根據鎂原子守恒得到硫酸鎂晶體的物質的量與氧化鎂相等，則硫酸鎂晶體的質量為246g，產率為172.2/246= 70%。