Question

16．硼鎂泥是一種工業(yè)廢料，主要成份是MgO（占40%），還有CaO、MnO、Fe₂O₃、FeO、Al₂O₃、SiO₂等雜質(zhì)．以硼鎂泥為原料制取的硫酸鎂，可用于印染、造紙、醫(yī)藥等工業(yè)．從硼鎂泥中提取MgSO₄•7H₂O的流程如圖：

根據(jù)題意回答下列問(wèn)題：
（1）在酸解過(guò)程中，想加快酸解速率，請(qǐng)?zhí)岢鰞煞N可行的措施升溫、把硼鎂泥粉碎、攪拌等．
（2）濾渣的主要成份除含有Fe（OH）₃、Al（OH）₃、MnO₂外，還有SiO₂．
（3）加入的NaClO可與Mn²⁺反應(yīng)產(chǎn)生MnO₂沉淀，該反應(yīng)的離子方程式是Mn²⁺+ClO^-+H₂O═MnO₂↓+2H⁺+Cl^-．在調(diào)節(jié)pH、發(fā)生水解之前，還有一種離子也會(huì)被NaClO氧化，該反應(yīng)的離子方程式為2Fe²⁺+ClO^-+2H⁺═2Fe³⁺+Cl^-+H₂O．
（4）為了檢驗(yàn)濾液中Fe³⁺是否被除盡，可選用的試劑是取少量濾液，向其中加入硫氰化鉀溶液，如果溶液不變紅色，說(shuō)明濾液中不含F(xiàn)e³⁺；如果溶液變紅色，說(shuō)明濾液中含F(xiàn)e³⁺．
A．KSCN      B．淀粉-KI溶液      C．H₂O₂      D．KMnO₄稀溶液
（5）已知MgSO₄、CaSO₄的溶解度如表：

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

“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)，簡(jiǎn)要說(shuō)明除鈣的操作步驟蒸發(fā)濃縮（結(jié)晶）、趁熱過(guò)濾．
（6）現(xiàn)有l(wèi)．60t硼鎂泥，生產(chǎn)MgSO₄•7H₂O，若生產(chǎn)過(guò)程的產(chǎn)率為50%，則能生產(chǎn)出MgSO₄•7H₂O產(chǎn)品1.97t （計(jì)算結(jié)果保留三位有效數(shù)字）．

Answer 1

分析 硼鎂泥主要成份是MgO（占40%），還有CaO、MnO、Fe₂O₃、FeO、Al₂O₃、SiO₂等雜質(zhì)，加入硫酸，MgO、CaO、MnO、Fe₂O₃、FeO、Al₂O₃都和硫酸反應(yīng)，SiO₂不與硫酸反應(yīng)，次氯酸鈉具有強(qiáng)氧化性，加入的NaClO可與Mn²⁺反應(yīng)生成MnO₂，把亞鐵離子氧化成鐵離子，溶液pH升高，鐵離子生成氫氧化鐵沉淀，鋁離子形成氫氧化鋁沉淀，過(guò)濾除去濾渣Fe（OH）₃、Al（OH）₃、MnO₂、SiO₂，濾液中含鈣離子、鎂離子，除鈣后，只剩鎂離子，蒸發(fā)冷卻結(jié)晶得到硫酸鎂晶體．
（1）從影響反應(yīng)速率的因素分析；
（2）二氧化硅不與稀硫酸反應(yīng)，所以在濾渣中存在；
（3）NaClO溶液在加熱條件下將溶液中的Mn²⁺氧化成MnO₂，溶液中含有Fe²⁺，具有還原性，可與NaClO發(fā)生氧化還原反應(yīng)；
（4）根據(jù)檢驗(yàn)三價(jià)鐵離子的方法完成；
（5）根據(jù)表中溫度對(duì)硫酸鎂、硫酸鈣的影響完成；根據(jù)分離晶體與溶液方法分析；
（6）根據(jù)硼鎂泥中MgO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（占40%），計(jì)算出生成MgSO₄•7H₂O質(zhì)量．

解答 解：（1）升高溫度，增大接觸面積，攪拌、增大反應(yīng)物的濃度都可加快反應(yīng)速率，
故答案為：升溫；把硼鎂泥粉碎、攪拌等；
（2）SiO₂不與硫酸反應(yīng)，次氯酸鈉具有強(qiáng)氧化性，加入的NaClO可與Mn²⁺反應(yīng)生成MnO₂，把亞鐵離子氧化成鐵離子，溶液PH升高，鐵離子生成氫氧化鐵沉淀，鋁離子形成氫氧化鋁沉淀，過(guò)濾得濾渣Fe（OH）₃、Al（OH）₃、MnO₂、SiO₂，
故答案為：SiO₂；
（3）NaClO溶液在加熱條件下將溶液中的Mn²⁺氧化成MnO₂，反應(yīng)的離子方程式為Mn²⁺+ClO^-+H₂O=MnO₂↓+2H⁺+Cl^-，溶液中含有Fe²⁺，具有還原性，可與NaClO發(fā)生氧化還原反應(yīng)，反應(yīng)的離子方程式為2Fe²⁺+ClO^-+2H⁺=2Fe³⁺+Cl^-+H₂O，
故答案為：Mn²⁺+ClO^-+H₂O═MnO₂↓+2H⁺+Cl^-；2Fe²⁺+ClO^-+2H⁺═2Fe³⁺+Cl^-+H₂O；
（4）可以向溶液中加入硫氰化鉀溶液檢驗(yàn)溶液中是否存在三價(jià)鐵離子，方法為：取少量濾液，向其中加入硫氰化鉀溶液，如果溶液不變紅色，說(shuō)明濾液中不含F(xiàn)e³⁺；如果溶液變紅色，說(shuō)明濾液中含F(xiàn)e³⁺，
故答案為：取少量濾液，向其中加入硫氰化鉀溶液，如果溶液不變紅色，說(shuō)明濾液中不含F(xiàn)e³⁺；如果溶液變紅色，說(shuō)明濾液中含F(xiàn)e³⁺；
（5）有溫度對(duì)硫酸鎂、硫酸鈣的溶解度影響，溫度越高，硫酸鈣溶解度越小，可以采用蒸發(fā)濃縮，趁熱過(guò)濾方法除去硫酸鈣；操作I”是將濾液繼續(xù)蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，再經(jīng)過(guò)過(guò)濾，便得到了MgSO₄•7H₂O，
故答案為：蒸發(fā)濃縮（結(jié)晶）；趁熱過(guò)濾；
（6）1.6t硼鎂泥中氧化鎂的物質(zhì)的量為：$\frac{1.6×10{\;}^{6}g×40%}{40g/mol}$=1.6×10⁴mol，根據(jù)鎂原子守恒，生成MgSO₄•7H₂O的物質(zhì)的量為1.6×10⁴mol，質(zhì)量為246g/mol×1.6×10⁴mol=3.936×10⁶g，若生產(chǎn)過(guò)程的產(chǎn)率為50%，則能生產(chǎn)出MgSO₄•7H₂O的質(zhì)量為：3.936×10⁶g×50%=1.968×10⁶g=1.97t；
故答案為：1.97．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)的制備、除雜，涉及物質(zhì)的檢驗(yàn)以及沉淀的轉(zhuǎn)化等知識(shí)，題目較為綜合，有一定難度，本題注意要認(rèn)真分析題中數(shù)據(jù)，考查學(xué)生的分析能力．