Question

12．氯酸鎂[Mg（ClO₃）₂]常用作催熟劑、除草劑等，實(shí)驗(yàn)室用鹵塊（主要成分為MgCl₂•6H₂O，含有MgSO₄、FeCl₂等雜質(zhì)）制備少量Mg（ClO₃）₂•6H₂O的流程如圖1如下：

已知：幾種化合物的溶解度（S）隨溫度（T）變化曲線如圖所示．
（1）過濾時(shí)主要玻璃儀器有漏斗、玻璃棒、燒杯．
（2）檢驗(yàn)反應(yīng)Ⅰ是否進(jìn)行完全的方法是在溶液中滴加鐵氰化鉀溶液，若溶液不出現(xiàn)藍(lán)色，則反應(yīng)Ⅰ已經(jīng)進(jìn)行完全．
（3）反應(yīng)Ⅱ?yàn)椋篗gCl₂+2NaClO₃=Mg（ClO₃）₂+2NaCl↓，再進(jìn)一步制取Mg（ClO₃）₂•6H₂O的實(shí)驗(yàn)步驟依次為：①蒸發(fā)濃縮；②趁熱過濾；③冷卻結(jié)晶；④過濾、洗滌、干燥．
（4）產(chǎn)品中Mg（ClO₃）₂•6H₂O含量的測(cè)定：
步驟1：準(zhǔn)確稱量m g產(chǎn)品配成100mL溶液．
步驟2：取10mL溶液于錐形瓶中，加入10mL稀硫酸和24mL 1.000mol•L^-1的FeSO₄溶液，微熱．
步驟3：冷卻至室溫，用0.100mol•L^-1 K₂Cr₂O₇標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定未被氧化的Fe²⁺．發(fā)生的反應(yīng)為：Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺→2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O
到達(dá)滴定終點(diǎn)時(shí)，記錄消耗K₂Cr₂O₇溶液的體積，再重復(fù)三次相同實(shí)驗(yàn)，得到的數(shù)據(jù)分別為20.04mL、20.00mL、16.92mL、19.96mL．
①步驟2中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為ClO₃^-+6Fe²⁺+6H⁺=6Fe³⁺+Cl^-+3H₂O．
②若標(biāo)定過程中沒有誤差，實(shí)際測(cè)點(diǎn)Mg（ClO₃）₂•6H₂O的含量會(huì)偏高，原因可能是FeSO₄溶液在空氣中能部分被氧氣氧化
③往滴定管中注液操作中液面應(yīng)調(diào)節(jié)到0刻度以下，尖嘴部分應(yīng)充滿溶液
④滴定時(shí)錐形瓶下墊一張白紙的作用是便于觀察溶液顏色的變化
⑤計(jì)算Mg（ClO₃）₂•6H₂O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（寫出過程）

Answer 1

分析 鹵塊主要成分為MgCl₂.6H₂O，含有MgSO₄、FeCl₂等雜質(zhì)，加入氧化劑過氧化氫氧化亞鐵離子為鐵離子，加入氯化鋇溶液生成硫酸鋇沉淀，加入氧化鎂，調(diào)節(jié)溶液的pH為4，此時(shí)鐵離子形成了沉淀氫氧化鐵，加入NaClO₃飽和溶液發(fā)生反應(yīng)為：MgCl₂+2NaClO₃═Mg（ClO₃）₂+2NaCl↓過濾，得到Mg（ClO₃）₂溶液中，根據(jù)物質(zhì)的溶解度大小，溶液獲得晶體的方法：蒸發(fā)結(jié)晶、過濾、冷卻結(jié)晶制取Mg（ClO₃）₂•6H₂O．
（1）過濾操用到的玻璃儀器有：漏斗、燒杯、玻璃棒；
（2）反應(yīng)Ⅰ主要是將亞鐵離子氧化成鐵離子，便于除去鐵元素，所以可以通過檢驗(yàn)亞鐵離子的存在判斷反應(yīng)Ⅰ是否進(jìn)行完全；
（3）加入NaClO₃飽和溶液后氯化鎂和氯酸鈉發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)生成氯酸鎂和氯化鈉沉淀，根據(jù)物質(zhì)的溶解度大小，溶液獲得晶體的方法：蒸發(fā)濃縮、趁熱過濾、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥；
（4）①氯酸根離子具有氧化性，可以將亞鐵離子氧化為正三價(jià)；
②FeSO₄溶液在空氣中能部分被氧氣氧化，使得FeSO₄溶液與K₂Cr₂O₇溶液反應(yīng)的量減小，則計(jì)算得Mg（ClO₃）₂•6H₂O的含量會(huì)偏高；
③根據(jù)滴定管的操作要求可知，往滴定管中注液操作中液面應(yīng)調(diào)節(jié)到0刻度以下，以便于讀數(shù)，尖嘴部分應(yīng)充滿溶液，不能留有氣泡；
④滴定時(shí)錐形瓶下墊一張白紙便于觀察溶液顏色的變化；
⑤消耗K₂Cr₂O₇溶液的體積的數(shù)據(jù)分別為20.04mL、20.00mL、16.92mL、19.96mL，其中16.92mL偏差較大，應(yīng)刪除，所以消耗K₂Cr₂O₇溶液的體積為20.00mL，根據(jù)化學(xué)反應(yīng)ClO₃^-+6Fe²⁺+6H⁺=6Fe³⁺+Cl^-+3H₂O以及Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O，可以得出：ClO₃^-～6Fe²⁺，Cr₂O₇^2-～6Fe²⁺，根據(jù)各個(gè)質(zhì)物之間的關(guān)系式可計(jì)算Mg（ClO₃）₂•6H₂O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答 解：（1）過濾的原理：過濾是把不溶于液體的固體物質(zhì)跟液體分離開來的一種混合物分離的方法，過濾時(shí)需要制作過濾器的漏斗、濾紙、固定儀器的鐵架臺(tái)、引流用的玻璃棒、承接濾液的燒杯等，所以需要使用的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒、漏斗，
故答案為：燒杯、玻璃棒、漏斗；
（2）反應(yīng)Ⅰ主要是將亞鐵離子氧化成鐵離子，便于除去鐵元素，所以可以通過檢驗(yàn)亞鐵離子的存在判斷反應(yīng)Ⅰ是否進(jìn)行完全，具體方法是在溶液中滴加鐵氰化鉀溶液，若溶液不出現(xiàn)藍(lán)色，則反應(yīng)Ⅰ已經(jīng)進(jìn)行完全，
故答案為：在溶液中滴加鐵氰化鉀溶液，若溶液不出現(xiàn)藍(lán)色，則反應(yīng)Ⅰ已經(jīng)進(jìn)行完全；
（3）加入NaClO₃飽和溶液后氯化鎂和氯酸鈉發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)生成氯酸鎂和氯化鈉沉淀，根據(jù)物質(zhì)的溶解度大小，溶液獲得Mg（ClO₃）₂•6H₂O晶體的方法：蒸發(fā)濃縮、趁熱過濾、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥，
故答案為：蒸發(fā)濃縮；冷卻結(jié)晶；
（4）①氯酸根離子具有氧化性，可以將亞鐵離子氧化為正三價(jià)，化學(xué)方程式為：ClO₃^-+6Fe²⁺+6H⁺=6Fe³⁺+Cl^-+3H₂O，
故答案為：ClO₃^-+6Fe²⁺+6H⁺=6Fe³⁺+Cl^-+3H₂O；
②FeSO₄溶液在空氣中能部分被氧氣氧化，使得FeSO₄溶液與K₂Cr₂O₇溶液反應(yīng)的量減小，則計(jì)算得Mg（ClO₃）₂•6H₂O的含量會(huì)偏高，
故答案為：FeSO₄溶液在空氣中能部分被氧氣氧化；
③根據(jù)滴定管的操作要求可知，往滴定管中注液操作中液面應(yīng)調(diào)節(jié)到0刻度以下，以便于讀數(shù)，尖嘴部分應(yīng)充滿溶液，不能留有氣泡，
故答案為：0刻度以下；充滿溶液；
④滴定時(shí)錐形瓶下墊一張白紙便于觀察溶液顏色的變化，
故答案為：便于觀察溶液顏色的變化；
⑤消耗K₂Cr₂O₇溶液的體積的數(shù)據(jù)分別為20.04mL、20.00mL、16.92mL、19.96mL，其中16.92mL偏差較大，應(yīng)刪除，所以消耗K₂Cr₂O₇溶液的體積為20.00mL，根據(jù)化學(xué)方程式：ClO₃^-+6Fe²⁺+6H⁺=6Fe³⁺+Cl^-+3H₂O以及Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O，可以得出：ClO₃^-～6Fe²⁺，Cr₂O₇^2-～6Fe²⁺，用0.100mol•L^-1 K₂Cr₂O₇溶液滴定至終點(diǎn)過程可以得出剩余的亞鐵離子的物質(zhì)的量為：0.100mol•L^-1×0.02L×6=0.012mol，和氯酸根離子反應(yīng)的亞鐵離子的物質(zhì)的量為：24×10^-3L×1.000mol•L^-1-0.012mol=0.012mol，氯酸根離子的物質(zhì)的量為：$\frac{1}{6}$×0.012mol，產(chǎn)品中Mg（ClO₃）₂•6H₂O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：（$\frac{1}{2}$×0.012×299g/mol）×10×$\frac{1}{m}$×100%=$\frac{1794}{m}$%，
答：Mg（ClO₃）₂•6H₂O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{1794}{m}$%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查對(duì)常見金屬元素及其化合物主要性質(zhì)的掌握，以及對(duì)離子反應(yīng)實(shí)質(zhì)的認(rèn)識(shí)；同時(shí)考查應(yīng)用基礎(chǔ)知識(shí)解決簡(jiǎn)單化學(xué)問題的能力以及對(duì)圖表的觀察、分析能力，物質(zhì)溶解度概念的應(yīng)用，晶體析出的方法，雜質(zhì)離子的除雜原則和試劑選擇，是對(duì)學(xué)生綜合能力的考查，題目難度中等．