Question

硼鎂泥是一種工業(yè)廢料，主要成份是MgO（占40%），還有Al₂O₃、CaO、MnO、Fe₂O₃、FeO、SiO₂等雜質(zhì)，以此為原料提取硫酸鎂晶體和氫氧化鋁．
從硼鎂泥中提取MgSO₄?7H₂O的流程如下：

已知：NaClO與Mn²⁺反應(yīng)產(chǎn)生MnO₂沉淀．

沉淀物	Fe（OH）3	Al（OH）3	Fe（OH）2
開始沉淀pH	2.3	4.0	7.6
完全沉淀pH	4.1	5.2	9.6

請完成下列填空：
（1）實(shí)驗(yàn)中需用1.00mol/L的硫酸80.0mL，若用98%的濃硫酸（密度1.84g/cm³）來配制，除玻璃棒、膠頭滴管、燒杯外，還需要的定量玻璃儀器有

 

（注明規(guī)格）．
（2）加入的NaClO有三個作用，用離子方程式表示其中一個作用：

 

．
已知MgSO₄、CaSO₄的溶解度如下表：

溫度（℃）	40	50	60	70
MgSO4	30.9	33.4	35.6	36.9
CaSO4	0.210	0.207	0.201	0.193

（3）“除鈣”是將MgSO₄和CaSO₄混合溶液中的CaSO₄除去，根據(jù)上表數(shù)據(jù)，操作步驟依次為蒸發(fā)濃縮、

 

．操作Ⅰ中的步驟之一是洗滌沉淀，具體的操作方法是

 

．
（4）如果測得提供的硼鎂泥的質(zhì)量為100.0g，得到的MgSO₄?7H₂O 196.8g，則MgSO₄?7H₂O的產(chǎn)率為

 

．
（5）從硼鎂泥提取硫酸鎂晶體后的濾渣，主要還含有Al（OH）₃、Fe（OH）₃，MnO₂、SiO₂，先用稀鹽酸除去MnO₂和SiO₂，請補(bǔ)全下面的流程圖，完成從濾渣中獲取Al（OH）₃的方案（仿照上述流程圖表示）．

Answer 1

考點(diǎn)：制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì),物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：硼鎂泥中加入稀硫酸，MgO、Al₂O₃、CaO、MnO、Fe₂O₃、FeO都和稀硫酸反應(yīng)生成可溶性硫酸鹽和水，向溶液中加入NaClO并調(diào)節(jié)溶液的pH在5～6之間，錳離子被次氯酸根離子氧化生成二氧化錳沉淀，亞鐵離子被次氯酸根離子氧化生成鐵離子，根據(jù)氫氧化物沉淀需要的pH知，鐵離子和鋁離子都生成沉淀，然后除鈣，使鈣離子和硫酸根離子生成硫酸鈣沉淀，將混合溶液過濾得到濾液，最后將濾液蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶得到硫酸鎂晶體；
（1）配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液需要容量瓶和量筒，根據(jù)配制溶液體積、濃硫酸體積選取容量瓶和量筒規(guī)格；
（2）次氯酸根離子具有強(qiáng)氧化性，能氧化還原性離子，亞硫酸根離子和氫離子反應(yīng)生成次氯酸，從而增大溶液pH；
（3）從溶液中制取晶體采用加熱濃縮、冷卻結(jié)晶的方法；
（4）根據(jù)硼鎂泥中鎂的質(zhì)量、硫酸鎂晶體中鎂的質(zhì)量計(jì)算其產(chǎn)率；
（5）根據(jù)氫氧化鋁、氫氧化鐵、二氧化錳、二氧化硅的性質(zhì)選取合適的溶劑，然后采用過濾的方法分離固體和溶液，再根據(jù)偏鋁酸鈉的性質(zhì)制取氫氧化鋁固體．

解答： 解：硼鎂泥中加入稀硫酸，MgO、Al₂O₃、CaO、MnO、Fe₂O₃、FeO都和稀硫酸反應(yīng)生成可溶性硫酸鹽和水，向溶液中加入NaClO并調(diào)節(jié)溶液的pH在5～6之間，錳離子被次氯酸根離子氧化生成二氧化錳沉淀，亞鐵離子被次氯酸根離子氧化生成鐵離子，根據(jù)氫氧化物沉淀需要的pH知，鐵離子和鋁離子都生成沉淀，然后除鈣，使鈣離子和硫酸根離子生成硫酸鈣沉淀，將混合溶液過濾得到濾液，最后將濾液蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶得到硫酸鎂晶體，
（1）實(shí)驗(yàn)中需用1.00mol/L的硫酸80.0mL，若用98%的濃硫酸（密度1.84g/cm³）來配制，濃硫酸的物質(zhì)的量濃度=

103×1.84×98%

98

mol/L=18.4mol/L，濃硫酸的體積=

1.00mol/L×0.08L

18.4mol/L

=4.3mL，所以需要選取10mL量筒，則除玻璃棒、膠頭滴管、燒杯外，還需要的定量玻璃儀器有100mL的容量瓶、10mL量筒，
故答案為：10mL量筒、100mL容量瓶；
（2）次氯酸根離子具有強(qiáng)氧化性，能將錳離子、亞鐵離子氧化為二氧化錳沉淀、鐵離子，從而除去雜質(zhì)離子，次氯酸根離子和氫離子反應(yīng)生成次氯酸，從而調(diào)節(jié)溶液的pH，離子方程式為ClO^-+Mn²⁺+H₂O=2H⁺+Cl^-+MnO₂↓、ClO^-+2Fe²⁺+2H⁺=Cl^-+2Fe³⁺+H₂O、ClO^-+H⁺?HClO，
故答案為：ClO^-+Mn²⁺+H₂O=2H⁺+Cl^-+MnO₂↓、ClO^-+2Fe²⁺+2H⁺=Cl^-+2Fe³⁺+H₂O、ClO^-+H⁺?HClO；
（3）操作步驟依次為蒸發(fā)濃縮、趁熱過濾，因?yàn)闇囟仍礁吡蛩徕}、硫酸鎂的溶解度越小，所以要趁熱過濾；
洗滌沉淀的方法為向漏斗里加入蒸餾水，使水面沒過沉淀物，等水流完后，重復(fù)操作數(shù)次，
故答案為：趁熱過濾；向漏斗里加入蒸餾水，使水面沒過沉淀物，等水流完后，重復(fù)操作數(shù)次；
（4）如果測得提供的硼鎂泥的質(zhì)量為100.0g，硼鎂泥中Mg的質(zhì)量=100.0g×40%×

24

40

=24g
得到的MgSO₄?7H₂O 196.8g，Mg的質(zhì)量=196.8g×

24

246

×100%=19.2g，則MgSO₄?7H₂O的產(chǎn)率=

19.2g

24g

×100%=80.0%，
故答案為：80.0%；
（5）濾渣中Al（OH）₃、Fe（OH）₃和稀鹽酸反應(yīng)生成生成可溶性氯化物，MnO₂、SiO₂和HCl不反應(yīng)，然后向溶液中加入過量NaOH溶液，鋁離子轉(zhuǎn)化為偏鋁酸根離子，鐵離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀，然后過濾，向?yàn)V液中通入二氧化碳達(dá)到氫氧化鋁沉淀，然后過濾得到沉淀，用蒸餾水洗滌沉淀、干燥沉淀即可得到氫氧化鋁固體，其流程圖為，
故答案為：．

點(diǎn)評：本題考查制備實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)，側(cè)重考查學(xué)生綜合應(yīng)用能力，明確物質(zhì)的性質(zhì)是設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的依據(jù)，熟練掌握元素化合物知識，知道量筒、容量瓶規(guī)格的選取方法，題目難度中等．