Question

17．鹽泥是氯堿工業(yè)中的廢渣，主要含有鎂、鐵、鋁、鈣等的硅酸鹽和碳酸鹽．實(shí)驗(yàn)室以鹽泥為原料制取MgSO₄•7H₂O的流程如下：[29g鹽泥]$→_{②H_{2}SO_{4}調(diào)pH=1-2}^{①水，調(diào)成泥漿}$$→_{④過(guò)濾}^{③煮沸}$[濾液Ⅰ]$→_{⑥煮沸，趁熱}^{⑤加NaClO，pH=5～6}$[濾液Ⅱ]→產(chǎn)品
已知：（Ⅰ） Ksp[Mg（OH）₂]=6.0×10^-12
（Ⅱ） Fe²⁺、Fe³⁺、Al³⁺開始沉淀到完全沉淀的pH范圍依次為：7.1～9.6、2.0～3.7、3.1～4.7
（Ⅲ） 三種化合物的溶解度（S）隨溫度變化曲線如圖．
回答下列問(wèn)題：
（1）在鹽泥中加H₂SO₄溶液控制pH為1～2以及第一次煮沸的目的是：為了提高M(jìn)g²⁺的浸取率．
（2）若溶液中Mg²⁺的濃度為6mol/L，溶液pH≥8才可能產(chǎn)生Mg（OH）₂沉淀．
（3）第二次過(guò)濾需要趁熱進(jìn)行，主要原因是溫度較高時(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）．所得濾渣的主要成分是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)操作步驟為：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質(zhì)量為24.6g，則該鹽泥中含鎂[以Mg（OH）₂計(jì)]的百分含量約20.0%（MgSO₄•7H₂O式量為246）

Answer 1

分析 （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；
（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c（OH^-）=$\sqrt{\frac{6.0×1{0}^{-12}}{6.0}}$=10^-6mol/L，所以氫離子濃度為10^-8mol/L，pH為8，故答案為：8；
（3）溫度較高時(shí)鈣鹽與鎂鹽分離得更徹底，或者根據(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，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0.1mol，由關(guān)系式MgSO₄•7H₂O-Mg（OH）₂可知，Mg（OH）₂的質(zhì)量為0.1mol×58g/mol=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) 本題考查制備實(shí)驗(yàn)，為高頻考點(diǎn)，把握物質(zhì)的性質(zhì)、反應(yīng)原理及混合物分離方法為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與實(shí)驗(yàn)及計(jì)算能力的考查，題目難度不大．