Question

14．我國(guó)菱鎂礦資源豐富、質(zhì)地優(yōu)良，是優(yōu)勢(shì)礦產(chǎn)之一，其主要成分是碳酸鎂．某地菱鎂礦中還含有較多的脈石（SiO₂）和少量石灰石，利用該菱鎂礦制備硫酸鎂（MgSO₄•7H₂O），的實(shí)驗(yàn)步驟如下：
步驟①：將菱鎂礦粉碎，加入適量碳酸溶液溶解；
步驟②：過(guò)濾，得沉淀B和溶液C；
步驟③：將溶液C蒸發(fā)濃縮，趁熱過(guò)濾，得沉淀D和溶液E；                 
步驟④：將溶液E蒸發(fā)濃縮后冷卻結(jié)晶，過(guò)濾，洗滌，干燥得MgSO₄•7H₂O．
回答下列問(wèn)題：
（1）步驟①可在如圖所示裝置中進(jìn)行．儀器A的名稱(chēng)是三頸燒瓶．硫酸要分批緩慢加入放熱原因是防止硫酸加入過(guò)快導(dǎo)致反應(yīng)中產(chǎn)生大量泡沫使物料從反應(yīng)器中逸出，礦石要粉碎，反應(yīng)過(guò)程中要不斷攪拌的主要目的是防止反應(yīng)生成的硫酸鈣包裹在鎂礦石表面導(dǎo)致反應(yīng)難以進(jìn)行．
（2）沉淀B的主要成分是SiO₂和少量CaSO₄（填化學(xué)式）．
（3）步驟③趁熱過(guò)濾的目的是防止MgSO₄•7H₂O析出．
（4）步驟④過(guò)濾式需將冷卻結(jié)晶后的溶液和晶體轉(zhuǎn)移到過(guò)濾器中，最后器壁上往往還沾有少量晶體，需選用一種液體將器壁上晶體淋洗并傾入過(guò)濾器中，下列液體最合適的是d（填字母）．a(chǎn) 冰水  b濾液  c稀硫酸 d無(wú)水乙醇．
（5）步驟④不宜采用直接加熱法干燥，原因是加熱易使MgSO₄•7H₂O失去結(jié)晶水．
（6）測(cè)定MgSO₄•7H₂O的純度常用滴定法：稱(chēng)取1.0000g試樣，用水溶解后轉(zhuǎn)移至100ml容量瓶中，加水至刻度，搖勻．移取25.00ml溶液，置于250ml錐形瓶中，加50ml水、10ml氨-氯化銨緩沖溶液和5滴鉻黑T指示劑，用0.05000mol•L^-1EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至溶液由紫紅色變?yōu)榧兯{(lán)色即為終點(diǎn)．已知EDTA與Mg²⁺以物質(zhì)的量1：1反應(yīng)，滴定時(shí)消耗EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液體積的平均值為20.02ml，則實(shí)驗(yàn)制的MgSO₄•7H₂O的純度為99.38%．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)裝置圖分析；硫酸與碳酸鎂反應(yīng)很劇烈而且放出大量氣體；反應(yīng)生成的硫酸鈣是微溶物質(zhì)，易包裹在固態(tài)表面阻止反應(yīng)進(jìn)一步進(jìn)行；
（2）CaSO₄是微溶物質(zhì)，會(huì)形成沉淀；
（3）溫度較高時(shí)，MgSO₄在溶液中溶解度較大；
（4）MgSO₄難溶于乙醇，用乙醇洗滌可以減少M(fèi)gSO₄的損失；
（5）晶體受熱易分解失去結(jié)晶水；
（6）根據(jù)消耗的EDTA的量求出鎂離子的物質(zhì)的量，再求出MgSO₄•7H₂O的質(zhì)量，根據(jù)純度=$\frac{m（MgS{O}_{4}•7{H}_{2}O）}{m（樣品）}$×100%計(jì)算．

解答 解：（1）根據(jù)裝置圖可知儀器A為三頸燒瓶；硫酸與碳酸鎂反應(yīng)很劇烈而且放出大量二氧化碳?xì)怏w，會(huì)產(chǎn)生大量的泡沫使物料從反應(yīng)器中逸出，所以硫酸要分批緩慢加入以降低其反應(yīng)速率；硫酸與碳酸鈣反應(yīng)生成硫酸鈣，硫酸鈣是微溶物質(zhì)，會(huì)以沉淀形式析出包裹在鎂礦石表面，使鎂礦石與硫酸隔離，阻止反應(yīng)進(jìn)一步進(jìn)行；
故答案為：三頸燒瓶；防止硫酸加入過(guò)快導(dǎo)致反應(yīng)中產(chǎn)生大量泡沫使物料從反應(yīng)器中逸出；防止反應(yīng)生成的硫酸鈣包裹在鎂礦石表面導(dǎo)致反應(yīng)難以進(jìn)行；
（2）硫酸與碳酸鈣反應(yīng)生成硫酸鈣，CaSO₄是微溶物質(zhì)，會(huì)形成沉淀，所以沉淀B的主要成分是SiO₂和少量CaSO₄；
故答案為：CaSO₄；
（3）溫度較高時(shí)，MgSO₄在溶液中溶解度較大，所以趁熱過(guò)濾可以防止MgSO₄從溶液中以晶體的形式析出；
故答案為：防止MgSO₄•7H₂O析出；
（4）MgSO₄難溶于乙醇，用乙醇沖洗可以減少M(fèi)gSO₄的損失，而選用冰水、濾液、稀硫酸均能使硫酸鎂因?yàn)槿芙舛鴵p失；
故答案為：d；
（5）MgSO₄•7H₂O受熱易分解失去結(jié)晶水轉(zhuǎn)化為MgSO₄，使得到的硫酸鎂晶體的質(zhì)量減小，所以不能采用直接加熱法干燥；
故答案為：加熱易使MgSO₄•7H₂O失去結(jié)晶水；
（6）已知EDTA與Mg²⁺以物質(zhì)的量1：1反應(yīng)，滴定時(shí)消耗EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液體積的平均值為20.02ml，則EDTA的物質(zhì)的量為0.0202L×0.05000mol•L^-1=1.010×10^-3mol，
則n（Mg²⁺）=1.010×10^-3mol，所以n（MgSO₄•7H₂O）=1.010×10^-3mol×$\frac{100}{25}$=4.040×10^-3mol，m（MgSO₄•7H₂O）=4.040×10^-3mol×246g/mol=0.9938g，
則MgSO₄•7H₂O的純度為：$\frac{m（MgS{O}_{4}•7{H}_{2}O）}{m（樣品）}$×100%=$\frac{0.9938g}{1.0000g}$×100%=99.38%；
故答案為：99.38%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)的制備、分離提純實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，注意把握習(xí)題中的信息、物質(zhì)的性質(zhì)及混合物分離方法為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與實(shí)驗(yàn)?zāi)芰�、以及�?jì)算能力的考查，題目難度中等．