Question

5．鹽泥是氯堿工業(yè)中的廢渣，主要成分是鎂的硅酸鹽和碳酸鹽（含少量鐵、鋁、鈣的鹽）．實(shí)驗(yàn)室以鹽泥為原料制取MgSO₄•7H₂O的實(shí)驗(yàn)過(guò)程如下：

已知：①室溫下K_sp[Mg（OH）₂]=6.0×10^-12．②在溶液中，F(xiàn)e²⁺、Fe³⁺、Al³⁺從開(kāi)始沉淀到沉淀完全的pH范圍依次為7.1～9.6、2.0～3.7、3.1～4.7．③三種化合物的溶解度（S）隨溫度變化的曲線(xiàn)如圖所示．

（1）在鹽泥中加入稀硫酸調(diào)pH為1～2以及煮沸的目的是為了提高M(jìn)g²⁺的浸取率．
（2）若室溫下的溶液中Mg²⁺的濃度為6.0mol•L^-1，則溶液pH≥8才可能產(chǎn)生Mg（OH）₂沉淀．
（3）由濾液Ⅰ到濾液Ⅱ需先加入NaClO調(diào)溶液pH約為5，再趁熱過(guò)濾，則趁熱過(guò)濾的目的是高溫下CaSO₄•2H₂O溶解度小，濾渣的主要成分是Al（OH）₃、Fe（OH）₃、CaSO₄•2H₂O．
（4）從濾液Ⅱ中獲得MgSO₄•7H₂O晶體的實(shí)驗(yàn)步驟依次為①向?yàn)V液Ⅱ中加入NaOH溶液；②過(guò)濾，得沉淀；③向沉淀中加足量稀硫酸；④蒸發(fā)濃縮，降溫結(jié)晶；⑤過(guò)濾、洗滌得產(chǎn)品．
（5）若獲得的MgSO₄•7H₂O的質(zhì)量為24.6g，則該鹽泥中鎂[以Mg（OH）₂計(jì)]的百分含量約為20.0%（MgSO₄•7H₂O的相對(duì)分子質(zhì)量為246）．

Answer 1

分析 鹽泥主要成分是鎂的硅酸鹽和碳酸鹽（含少量鐵、鋁、鈣的鹽），加入稀硫酸條件pH，硅酸鹽生成硅酸沉淀，碳酸鹽生成二氧化碳?xì)怏w和陽(yáng)離子，過(guò)濾除去難溶性物質(zhì)，濾液Ⅰ中含F(xiàn)e²⁺、Fe³⁺、Al³⁺、H⁺、Mg²⁺、Ca²⁺等陽(yáng)離子，濾液Ⅰ到濾液Ⅱ需除去Fe²⁺、Fe³⁺、Al³⁺、H⁺、Ca²⁺．
（1）加入稀硫酸調(diào)pH為1～2以及煮沸是為了獲得硫酸鎂；
（2）根據(jù)氫氧化鎂的Ksp=c（Mg²⁺）•c²（OH^-）計(jì)算c（OH^-），再計(jì)算溶液pH；
（3）加入NaClO將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，調(diào)溶液pH約為5，F(xiàn)e³⁺、Al³⁺轉(zhuǎn)化為沉淀，高溫下CaSO₄•2H₂O溶解度小，會(huì)析出晶體，過(guò)濾除去；
（4）濾液Ⅱ中含有NaCl、硫酸鎂，將鎂離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鎂沉淀，過(guò)濾分離，再用硫酸溶解氫氧化鎂，將溶液蒸發(fā)濃縮、降溫結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌得硫酸鎂晶體；
（5）根據(jù)鎂元素守恒結(jié)合關(guān)系式：MgSO₄•7H₂O～Mg（OH）₂進(jìn)行計(jì)算．

解答 解：鹽泥主要成分是鎂的硅酸鹽和碳酸鹽（含少量鐵、鋁、鈣的鹽），加入稀硫酸條件pH，硅酸鹽生成硅酸沉淀，碳酸鹽生成二氧化碳?xì)怏w和陽(yáng)離子，過(guò)濾除去難溶性物質(zhì)，濾液Ⅰ中含F(xiàn)e²⁺、Fe³⁺、Al³⁺、H⁺、Mg²⁺、Ca²⁺等陽(yáng)離子，濾液Ⅰ到濾液Ⅱ需除去Fe²⁺、Fe³⁺、Al³⁺、H⁺、Ca²⁺．
（1）在鹽泥中加入稀硫酸調(diào)pH為1～2并煮沸的目的是為了：提高M(jìn)g²⁺的浸取率，
故答案為：為了提高M(jìn)g²⁺的浸取率；
（2）K_sp[Mg（OH）₂]=c（Mg²⁺）•c²（OH^-）=6.0×10^-12，溶液中Mg²⁺的濃度為6.0mol•L^-1，則溶液中c（OH^-）=$\sqrt{\frac{6.0×1{0}^{-12}}{6}}$mol/L=10^-6mol/L，所以氫離子濃度為$\frac{1{0}^{-14}}{1{0}^{-6}}$=10^-8mol/L，則pH=-lg10^-8=8，
故答案為：8；
（3）加入NaClO將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，調(diào)溶液pH約為5，F(xiàn)e³⁺、Al³⁺轉(zhuǎn)化為沉淀，高溫下CaSO₄•2H₂O溶解度小，會(huì)析出晶體，過(guò)濾除去，所得到的濾渣主要成分是：Al（OH）₃、Fe（OH）₃、CaSO₄•2H₂O，
故答案為：高溫下CaSO₄•2H₂O溶解度��；Al（OH）₃、Fe（OH）₃、CaSO₄•2H₂O；
（4）濾液Ⅱ中含有NaCl、硫酸鎂，加入氫氧化鈉溶液將鎂離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鎂沉淀，過(guò)濾分離，再加入足量的稀硫酸溶解氫氧化鎂，將溶液蒸發(fā)濃縮、降溫結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌得硫酸鎂晶體，
故答案為：NaOH溶液；向沉淀中加足量稀硫酸；
（5）設(shè)該鹽泥中含Mg（OH）₂的質(zhì)量為x，MgSO₄•7H₂O質(zhì)量為24.6克，
MgSO₄•7H₂O～Mg（OH）₂
246         58
24.6g        x
所以x=$\frac{24.6g×58}{246}$=5.8g
故該鹽泥中含Mg（OH）₂的百分含量為$\frac{5.8g}{29g}$×100%=20.0%，
故答案為：20.0%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)的制備，涉及物質(zhì)的分離和提純、條件的控制、物質(zhì)含量測(cè)定，注意根據(jù)問(wèn)題理解工藝流程，較好的考查學(xué)生分析和解決問(wèn)題的能力，題目綜合性強(qiáng)，難度中等．