Question

【題目】七水硫酸鎂（MgSO4·7H2O）在印染、造紙和醫(yī)藥等工業(yè)上有重要的用途。硼鎂泥是硼鎂礦生產(chǎn)硼砂的廢渣，其主要成分是MgCO3，還含有MgO、CaO、Fe2O3、FeO、MnO2、Al2O3、SiO2等雜質(zhì)，工業(yè)上用硼鎂泥制取七水硫酸鎂的工藝流程如圖：

已知：①MnO2不溶于稀硫酸。

②CaSO4和MgSO4·7H2O在不同溫度下的溶解度（g）數(shù)據(jù)如下表所示：

溫度/℃ 物質(zhì)	10	30	40	50	60
CaSO4	0.19	0.21	0.21	0.21	0.19
MgSO4·7H2O	30.9	35.5	40.8	45.6	——

（1）開始用到硫酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為70%，密度為1.61g/cm3，則該硫酸溶液的物質(zhì)的量濃度為___。

（2）濾渣A中除含少量CaSO4·2H2O外，還有___。

（3）加入MgO后，加熱煮沸的目的是___。

（4）若濾渣B的主要成分為Al(OH)3和Fe(OH)3。則加入NaClO發(fā)生氧化還原反應(yīng)的離子方程式為___。

（5）流程中操作1為蒸發(fā)濃縮、趁熱過濾，這樣即可得到CaSO4·2H2O，又防止___。

（6）獲取MgSO4·7H2O的操作2為：___、___、過濾洗滌。

（7）已知開始硼鎂泥樣品的質(zhì)量為ag，制取七水硫酸鎂的質(zhì)量為bg，據(jù)此能計(jì)算出硼鎂泥中鎂元素的含量嗎？若能，請(qǐng)寫出表達(dá)式；若不能，請(qǐng)說明理由。___（能或不能），表達(dá)式（或理由）為___。

Answer 1

【答案】11.5mol/L SiO2、MnO2 防止生成Al(OH)3和Fe(OH)3膠體，使之轉(zhuǎn)化為沉淀而被分離 ClO-+2Fe2++2H+=Cl-+2Fe3++H2O 析出MgSO4·7H2O晶體 蒸發(fā)濃縮 冷卻結(jié)晶 不能 加入MgO的量未知

【解析】

硼鎂泥用足量硫酸酸浸溶解，得到含有Mg2+、Ca2+、Fe2+、Fe3+、Al3+以及SO42-的酸性溶液，由于MnO2、SiO2不與硫酸反應(yīng)，硫酸鈣屬于微溶物，則過濾后濾渣A主要為MnO2、SiO2，還含有少量CaSO4·2H2O，向?yàn)V液中加入NaClO將Fe2+氧化為Fe3+，加入MgO調(diào)節(jié)溶液pH值并加熱，使Fe3+、Al3+轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵、氫氧化鋁沉淀，則濾渣B主要為氫氧化鐵、氫氧化鋁，根據(jù)溶解度表，CaSO4的溶解度基本不受溫度影響，MgSO4·7H2O受溫度影響較大，溫度越高溶解度越大，對(duì)濾液進(jìn)行蒸發(fā)濃縮、趁熱過濾，得到CaSO4·2H2O，則濾渣C主要為CaSO4·2H2O，再次對(duì)濾液蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶，過濾洗滌，得到七水硫酸鎂(MgSO4·7H2O)，據(jù)此分析解答。

(1)開始用到硫酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為70%，密度為1.61g/cm3，則該硫酸溶液的物質(zhì)的量濃度===11.5mol/L；

(2)根據(jù)分析，濾渣A中除含少量CaSO4·2H2O外，還有MnO2、SiO2；

(3)加入MgO的目的是沉淀Fe3+、Al3+，但Fe3+、Al3+易發(fā)生水解生成膠體，因此加熱煮沸的目的是防止生成Al(OH)3和Fe(OH)3膠體，使之轉(zhuǎn)化為沉淀而被分離；

(4)若濾渣B的主要成分為Al(OH)3和Fe(OH)3。向?yàn)V液中加入NaClO將Fe2+氧化為Fe3+，則加入NaClO發(fā)生氧化還原反應(yīng)的離子方程式為ClO-+2Fe2++2H+=Cl-+2Fe3++H2O；

(5)根據(jù)溶解度表，CaSO4的溶解度基本不受溫度影響，MgSO4·7H2O受溫度影響較大，溫度越高溶解度越大，流程中操作1為蒸發(fā)濃縮、趁熱過濾，這樣即可得到CaSO4·2H2O，又防止析出MgSO4·7H2O晶體；

(6)結(jié)合溶解度表數(shù)據(jù)和(5)分析，獲取MgSO4·7H2O的操作2為：蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶，過濾洗滌；

(7)在制取七水硫酸鎂流程中，向體系內(nèi)加入了氧化鎂調(diào)節(jié)pH值沉淀Fe3+、Al3+，引入了鎂元素，且未告知氧化鎂加入的量，制取的七水硫酸鎂的鎂元素不僅來自硼鎂泥，還來自引入的氧化鎂，因此不能根據(jù)上述兩個(gè)條件來計(jì)算硼鎂泥中鎂元素的含量。