Question

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

 

．
（2）若室溫下的溶液中Mg²⁺的濃度為6.0mol?L^-1，則溶液pH≥

 

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

 

，濾渣的主要成分是

 

．
（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

 

；②過(guò)濾，得沉淀；③

 

；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

 

（MgSO₄?7H₂O的相對(duì)分子質(zhì)量為246）．

Answer 1

考點(diǎn)：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：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，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⁺，只保留Mg²⁺；
（1）根據(jù)離子完全沉淀的pH值來(lái)確定在鹽泥中加入稀硫酸調(diào)pH為1～2并煮沸的目的；
（2）根據(jù)氫氧化鎂的Ksp=c（Mg²⁺）?c（OH^-）²來(lái)計(jì)算；
（3）根據(jù)三種化合物的溶解度（S）隨溫度變化的曲線來(lái)回答；濾渣的成分根據(jù)加入次氯酸鈉發(fā)生發(fā)生反應(yīng)考慮；
（4）鎂離子可以和氫氧化鈉發(fā)生反應(yīng)生成氫氧化鎂沉淀，過(guò)濾，得到純凈的沉淀，再加入硫酸，蒸發(fā)結(jié)晶可以獲得硫酸鎂晶體；
（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：（1）根據(jù)離子完全沉淀的pH值可以知道，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）氫氧化鎂的Ksp=c（Mg²⁺）?c（OH^-）²，溶液中Mg²⁺的濃度為6.0mol?L^-1，則溶液的氫氧根濃度=

6.0×10-12 6.0

mol/L=10^-6mol/L，所以氫離子濃度為

1×10-14

10-6

=10^-8mol/L，pH為8，故答案為：8；
（3）根據(jù)三種化合物的溶解度（S）隨溫度變化的曲線，可以知道高溫下CaSO₄?2H₂O溶解度小，溫度較高時(shí)鈣鹽與鎂鹽分離得更徹底；由濾液Ⅰ到濾液Ⅱ需先加入NaClO調(diào)溶液pH約為5，把亞鐵離子氧化成鐵離子，同時(shí)鐵離子、鋁離子形成氫氧化鐵、氫氧化鋁沉淀、硫酸鈣沉淀，所得到的濾渣主要成分是：Al（OH）₃、Fe（OH）₃、CaSO₄?2H₂O，
故答案為：溫度較高時(shí)鈣鹽與鎂鹽分離得更徹底（或高溫下CaSO₄?2H₂O溶解度小等合理答案均可）；Al（OH）₃、Fe（OH）₃、CaSO₄?2H₂O；
（4）鎂離子可以和氫氧化鈉發(fā)生反應(yīng)生成氫氧化鎂沉淀，過(guò)濾，得到純凈的沉淀，再加入硫酸，蒸發(fā)結(jié)晶可以獲得硫酸鎂晶體，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，物質(zhì)的量是

24.6g

246g/mol

=0.1mol．
由關(guān)系式MgSO₄?7H₂O-Mg（OH）₂
　　     1mol       58g
　       0.1mol     x
　　   x=5.8g
故該鹽泥中含Mg（OH）₂的百分含量為

5.8

29

×100%=20%，
故答案為：20.0%．

點(diǎn)評(píng)：本題是一道物質(zhì)的分離和提純知識(shí)的綜合實(shí)驗(yàn)題，考查學(xué)生分析和解決問題的能力，綜合性強(qiáng)，難度較大．