Question

1．七水硫酸鎂（MgSO₄•7H₂O）在印染、造紙和醫(yī)藥等工業(yè)上都有廣泛的應用．利用化工廠生產硼砂的廢渣-硼鎂泥可制取七水硫酸鎂，硼鎂泥的主要成分是MgCO₃，還含有其他雜質（MgO、SiO₂、Fe₂O₃、FeO、CaO、Al₂O₃等）．
表1　　部分陽離子以氫氧化物形式完全沉淀時的pH

沉淀	Al（OH）3	Fe（OH）3	Fe（OH）2	Mg（OH）2
pH	5.2	3.2	9.7	11.2

表2　　兩種鹽的溶解度（單位為　g/100g水）

溫度/℃	10	30	40	50	60
CaSO4	0.19	0.21	0.21	0.20	0.19
MgSO4•7H2O	30.9	35.5	40.8	45.6	--

硼鎂泥制取七水硫酸鎂的工藝流程如下：

根據以上流程圖并參考表格pH和溶解度數據，試回答下列問題：
（1）硼鎂泥加入濃硫酸時，FeO發(fā)生的變化是bc（選填序號）．
a．被鈍化     b．被氧化   c．被溶解
（2）過濾1的濾液中加入硼鎂泥，調節(jié)溶液的pH=5-6，再加入NaCLO溶液加熱煮沸，其目的有：①將溶液中的Mn²⁺氧化成MnO₂，該反應的離子方程式為Mn²⁺+ClO^-+H₂O=MnO₂↓+2H⁺+Cl^-．②將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，該反應的離子方程式為6Fe²⁺+3ClO^-+3H₂O=2Fe（OH）₃↓+4Fe³⁺+3Cl^-或2Fe²⁺+ClO^-+2H⁺=2Fe³⁺+Cl^-+H₂O．
（3）沉淀B中除MnO₂、SiO₂外還含有Fe（OH）₃、Al（OH）₃等物質（填化學式）
（4）沉淀C的化學式是CaSO₄•2H₂O或CaSO₄，過濾Ⅲ需趁熱過濾的理由是防止MgSO₄在溫度降低時結晶析出．

Answer 1

分析 由制備流程可知，硼鎂泥的主要成分是MgCO₃，還含有其他雜質（MgO、SiO₂、Fe₂O₃、FeO、CaO、Al₂O₃等），向廢渣中加硫酸時SiO₂不溶解，過濾得到A為二氧化硅，NaClO具有氧化性，能將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，PH=5～6時Fe（OH）₃、Al（OH）₃生成沉淀，加入硼鎂泥調節(jié)溶液PH=5-6，煮沸過濾，則沉淀B中除MnO₂、SiO₂外還含有Fe（OH）₃、Al（OH）₃，加熱煮沸的主要目的是促進Al³⁺、Fe³⁺水解，由于CaSO₄的溶解度隨溫度的變化不大，而MgSO₄在溫度較高時易溶于水，趁熱過濾利于分離硫酸鈣和硫酸鎂，并防止MgSO₄在溫度低時結晶析出，所以過濾Ⅲ需趁熱過濾，過濾得到的沉淀C為CaSO₄•2H₂O或CaSO₄，濾液中主要含硫酸鎂，然后蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶、過濾得到MgSO₄•7H₂O．
（1）氧化亞鐵是金屬氧化物，亞鐵離子有還原性，根據金屬氧化物和還原性離子的性質確定氧化亞鐵發(fā)生的變化；
（2）①NaClO溶液在加熱條件下將溶液中的Mn²⁺氧化成MnO₂，本身被還原為氯離子；
②根據表中數據可知Fe³⁺易水解生成Fe（OH）₃沉淀，NaClO具有氧化性，能將Fe²⁺氧化為Fe³⁺；
（3）根據表1確定沉淀B的成分，上述分析可知沉淀B中除MnO₂、SiO₂外還含有Fe（OH）₃、Al（OH）₃；
（4）根據表2確定沉淀C的成分，根據硫酸鎂和溫度的關系分析，趁熱過濾時，硫酸鈣的溶解度較小，而硫酸鎂的溶解度較大，易于分離混合物，此時過濾得到的沉淀為CaSO₄•2H₂O或CaSO₄．

解答 解：由制備流程可知，硼鎂泥的主要成分是MgCO₃，還含有其他雜質（MgO、SiO₂、Fe₂O₃、FeO、CaO、Al₂O₃等），向廢渣中加硫酸時SiO₂不溶解，過濾得到A為二氧化硅，NaClO具有氧化性，能將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，PH=5～6時Fe（OH）₃、Al（OH）₃生成沉淀，加入硼鎂泥調節(jié)溶液PH=5-6，煮沸過濾，則沉淀B中除MnO₂、SiO₂外還含有Fe（OH）₃、Al（OH）₃，加熱煮沸的主要目的是促進Al³⁺、Fe³⁺水解，由于CaSO₄的溶解度隨溫度的變化不大，而MgSO₄在溫度較高時易溶于水，趁熱過濾利于分離硫酸鈣和硫酸鎂，并防止MgSO₄在溫度低時結晶析出，所以過濾Ⅲ需趁熱過濾，過濾得到的沉淀C為CaSO₄•2H₂O或CaSO₄，濾液中主要含硫酸鎂，然后蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶、過濾得到MgSO₄•7H₂O，
（1）濃硫酸有強氧化性，氧化亞鐵是金屬氧化物，能和硫酸反應生成鹽，所以氧化亞鐵能溶解，亞鐵離子檢驗還原性，濃硫酸有強氧化性，所以亞鐵離子能被濃硫酸氧化，即氧化亞鐵被氧化，
故選：b c；
（2）①NaClO溶液在加熱條件下將溶液中的Mn²⁺氧化成MnO₂，反應的離子方程式為Mn²⁺+ClO^-+H₂O=MnO₂↓+2H⁺+Cl^-，
故答案為：Mn²⁺+ClO^-+H₂O=MnO₂↓+2H⁺+Cl^-；
②根據表中數據可知Fe³⁺易水解生成Fe（OH）₃沉淀，NaClO具有氧化性，能將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，易于除雜，反應的方程式為6Fe²⁺+3ClO^-+3H₂O=2Fe（OH）₃↓+4Fe³⁺+3Cl^-或2Fe²⁺+ClO^-+2H⁺=2Fe³⁺+Cl^-+H₂O，
故答案為：將Fe²⁺氧化為Fe³⁺；6Fe²⁺+3ClO^-+3H₂O=2Fe（OH）₃↓+4Fe³⁺+3Cl^-或2Fe²⁺+ClO^-+2H⁺=2Fe³⁺+Cl^-+H₂O；
（3）根據表1知，pH=5-6時，氫氧化鋁和氫氧化鐵完全生成沉淀，上述分析可知沉淀B中除MnO₂、SiO₂外還含有Fe（OH）₃、Al（OH）₃，
故答案為：Fe（OH）₃；Al（OH）₃；
（4）趁熱過濾時，硫酸鈣的溶解度較小，而硫酸鎂的溶解度較大，易于分離混合物，此時過濾得到的沉淀為CaSO₄•2H₂O或CaSO₄，如不趁熱過濾，冷卻后硫酸鎂的溶解度減小，會生成硫酸鎂晶體，
故答案為：CaSO₄•2H₂O或CaSO₄；防止MgSO₄在溫度降低時結晶析出．

點評 本題考查制備實驗方案的設計，為高頻考點，把握物質的制備的流程、理解反應原理為解答的關鍵，涉及物質的制備、除雜，涉及物質的檢驗以及沉淀的轉化等知識，題目較為綜合，有一定難度，本題注意要認真分析題中數據，考查學生的分析能力，題目難度中等．