Question

14．七水硫酸鎂（MgSO₄•7H₂O）為白色細(xì)小四角柱狀結(jié)晶，無(wú)臭，味苦，在印染、造紙和醫(yī)藥等工業(yè)上都有廣泛的應(yīng)用，利用化工廠(chǎng)生產(chǎn)硼砂的廢渣一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(zhì)（MgO、SiO₂、Fe₂O₃、CaO、B₂O₃、Al₂O₃、MnO等）．
表1 部分陽(yáng)離子以氫氧化物形式完全沉淀時(shí)溶液的pH

沉淀物	Al（OH）3	Fe（OH）3	Fe（OH）3	Mn（OH）2	Mg（OH）2
pH值	4.7	3.2	9.7	10.4	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圖

根據(jù)以上流程圖并參考表格數(shù)據(jù)，試回答下列問(wèn)題：
（1）在酸溶過(guò)程中，想加快酸溶速度，提出兩種可行的措施加熱，攪拌或?qū)⒐腆w粉碎．
（2）沉淀A中除二氧化硅外，還含有硼酸（H₃BO₃），硼酸微溶于水，為一元弱酸，其酸性不來(lái)源于羥基的電離，寫(xiě)出硼酸水溶液電離方程式Mn²⁺+ClO^-+H₂O=MnO₂↓+2H⁺+Cl^-
（3）經(jīng)對(duì)沉淀B進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)其中含有二氧化錳，用離子方程式解釋產(chǎn)生二氧化錳原因：Mn²⁺+ClO^-+H₂O=MnO₂↓+2H⁺+Cl^-．
（4）加入硼鎂泥調(diào)節(jié)pH=5～6目的是使溶液中的Al³⁺和Fe³⁺完全轉(zhuǎn)化為沉淀而折出．
（5）得到的沉淀C的組成是CaSO₄•2H₂O或CaSO₄（填化學(xué)式），過(guò)濾Ⅲ需趁熱過(guò)濾，原因是趁熱過(guò)濾有利于分離CaSO₄和MgSO₄并防止MgSO₄在溫度低時(shí)結(jié)晶析出
（6）檢驗(yàn)過(guò)濾Ⅱ后的濾液中是否含有Fe³⁺的實(shí)驗(yàn)方法是取過(guò)濾Ⅱ后的溶液1～2ml丁試管中，加入少量KSCN溶液，如果溶液顯紅色，證明濾液中有Fe³⁺，否則無(wú)．

Answer 1

分析 硼鎂泥的主要成分是MgCO₃，還含有其他雜質(zhì)（MgO、SiO₂、Fe₂O₃、CaO、B₂O₃、Al₂O₃、MnO等），向其中加硫酸時(shí)SiO₂不溶解，B₂O₃生成微溶的硼酸，過(guò)濾得到A為二氧化硅和硼酸，NaClO具有氧化性，能將Mn²⁺氧化為二氧化錳，PH=5～6時(shí)Fe（OH）₃、Al（OH）₃生成沉淀，加入硼鎂泥調(diào)節(jié)溶液PH=5-6，煮沸過(guò)濾，則沉淀B中除MnO₂外還含有Fe（OH）₃、Al（OH）₃，加熱煮沸的主要目的是促進(jìn)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(shí)易溶于水，趁熱過(guò)濾利于分離硫酸鈣和硫酸鎂，并防止MgSO₄在溫度低時(shí)結(jié)晶析出，所以過(guò)濾Ⅲ需趁熱過(guò)濾，過(guò)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(jié)晶、過(guò)濾得到MgSO₄•7H₂O，據(jù)此分析解答．

解答 解：（1）加熱、攪拌或?qū)⒐腆w粉碎可以加快酸溶速率；
故答案為：加熱；攪拌或?qū)⒐腆w粉碎；
（2）硼酸微溶于水，為一元弱酸，酸性不來(lái)源于羥基的電離，電離方程式為：H₃BO₃+H₂O?H⁺+[B（OH）₄]^-；
故答案為：H₃BO₃+H₂O?H⁺+[B（OH）₄]^-；
（3）NaClO具有氧化性，能將Mn²⁺氧化為二氧化錳，自身被還原為氯離子，離子方程式為：Mn²⁺+ClO^-+H₂O=MnO₂↓+2H⁺+Cl^-；
故答案為：Mn²⁺+ClO^-+H₂O=MnO₂↓+2H⁺+Cl^-；
（4）PH=5～6時(shí)Fe（OH）₃、Al（OH）₃生成沉淀，加入硼鎂泥調(diào)節(jié)溶液PH=5-6，使溶液中的Al³⁺和Fe³⁺完全轉(zhuǎn)化為沉淀而折出；
故答案為：使溶液中的Al³⁺和Fe³⁺完全轉(zhuǎn)化為沉淀而折出；
（5）趁熱過(guò)濾時(shí)，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(shí)過(guò)濾得到的沉淀為CaSO₄•2H₂O或CaSO₄，如不趁熱過(guò)濾，冷卻后硫酸鎂的溶解度減小，會(huì)生成硫酸鎂晶體；
故答案為：CaSO₄•2H₂O或CaSO₄；趁熱過(guò)濾有利于分離CaSO₄和MgSO₄并防止MgSO₄在溫度低時(shí)結(jié)晶析出；
（6）鐵離子使KSCN溶液顯紅色，檢驗(yàn)過(guò)濾Ⅱ后的濾液中是否含有Fe³⁺的實(shí)驗(yàn)方法為：取過(guò)濾Ⅱ后的溶液1～2ml 丁試管中，加入少量KSCN溶液，如果溶液顯紅色，證明濾液中有Fe³⁺，否則無(wú)；
故答案為：取過(guò)濾Ⅱ后的溶液1～2ml 丁試管中，加入少量KSCN溶液，如果溶液顯紅色，證明濾液中有Fe³⁺，否則無(wú)．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)的制備，涉及對(duì)工藝流程的理解、氧化還原反應(yīng)、對(duì)條件的控制選擇與理解、離子的檢驗(yàn)等，理解工藝流程原理是解題的關(guān)鍵，是對(duì)學(xué)生綜合能力的考查，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)與靈活運(yùn)用能力，題目難度中等．