Question

MgSO₄?7H₂O是一種重要的化工原料：某研究性學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)了利用菱鎂礦石（主要成分是MgCO₃，并含有MnCO₃，SiO₂雜質(zhì)）制取MgSO₄?7H₂O的實(shí)驗(yàn)，工藝流程如下：

（1）笫①步研磨的目的是

 

，所得濾液主要含

 

，

 

等溶質(zhì)．
（2）第②步反應(yīng)的離子方程式為

 

．
（3）第③步濃縮結(jié)晶后，要經(jīng)過

 

、洗滌、干燥等步驟才可得到MgSO₄?7H₂O洗滌沉淀的基本操作是

 

．
（4）若制得MgSO₄?7H₂O的質(zhì)量為82.00克，測(cè)得MnO₂的質(zhì)量為1.74克，且測(cè)得第①步濾渣質(zhì)量為4.70克，忽略各物質(zhì)在溶液中的溶解損失，可計(jì)算出菱鎂礦石中MgCO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì),鎂、鋁的重要化合物

專題：幾種重要的金屬及其化合物

分析：菱鎂礦石（主要成分是MgCO₃，并含有MnCO₃，SiO₂雜質(zhì)）研碎加稀硫酸，SiO₂不反應(yīng)，MgCO₃，MnCO₃反應(yīng)生成二氧化碳?xì)怏w，MgSO₄、MnSO₄溶液，向?yàn)V液中加NaClO，Mn²⁺被氧化為+4價(jià)，變成MnO₂沉淀，溶液中含有MgSO₄和少量NaCl，濃縮結(jié)晶、過濾洗滌，得MgSO₄?7H₂O晶體；
（1）菱鎂礦石研碎的目的是使菱鎂礦石變成粉狀，加稀硫酸溶解時(shí)反應(yīng)速率快，MgCO₃和MnCO₃與稀硫酸反應(yīng)生成MgSO₄、MnSO₄；
（2）第②步反應(yīng)為向含有MgSO₄、MnSO₄的溶液中加NaClO，Mn²⁺有還原性，ClO^-有氧化性，Mn²⁺被氧化為+4價(jià)，變成MnO₂沉淀，ClO^-被還原成Cl^-，然后缺項(xiàng)配平；
（3）從溶液中制取固體的方法是：蒸發(fā)濃縮→冷卻結(jié)晶→過濾→洗滌；洗滌沉淀的方法為：將沉淀置于過濾器中，沿玻璃棒向漏斗中注入少量蒸餾水至剛好浸沒沉淀，并不漫過濾紙邊緣，待水流盡，反復(fù)幾次，即可把固體洗滌干凈；
（4）菱鎂礦石（主要成分是MgCO₃，并含有MnCO₃，SiO₂雜質(zhì)）中的元素最終存在形式：MgCO₃變?yōu)?2.00gMgSO₄?7H₂O，MnCO₃變?yōu)?.74gMnO₂，SiO₂雜質(zhì)在第①步以濾渣形式存在，質(zhì)量為4.70克，m（菱鎂礦）=m（MgCO₃）+m（MnCO₃）+m（不溶物）=28.00g+2.30g+4.70g=35.00g，菱鎂礦石中MgCO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=

m(MgCO3)

m(菱鎂礦)

×100%=

28.00g

35.00g

×100%=80%．

解答： 解：菱鎂礦石（主要成分是MgCO₃，并含有MnCO₃，SiO₂雜質(zhì)）研碎加稀硫酸，SiO₂不反應(yīng)，MgCO₃，MnCO₃反應(yīng)生成二氧化碳?xì)怏w，MgSO₄、MnSO₄溶液，向?yàn)V液中加NaClO，Mn²⁺被氧化為+4價(jià)，變成MnO₂沉淀，溶液中含有MgSO₄和少量NaCl，濃縮結(jié)晶、過濾洗滌，得MgSO₄?7H₂O晶體；
（1）菱鎂礦石研碎的目的是使菱鎂礦石變成粉狀，加稀硫酸溶解時(shí)反應(yīng)速率快，發(fā)生反應(yīng)：MgCO₃+H₂SO₄=MgSO₄+H₂O+CO₂↑；MnCO₃+H₂SO₄=MnSO₄+H₂O+CO₂↑，SiO₂雜質(zhì)不和稀硫酸反應(yīng)，故濾液中含有MgSO₄，MnSO₄；
故答案為：使溶解充分并加快溶解速率；MgSO₄；MnSO₄；
（2）第②步反應(yīng)為向含有MgSO₄、MnSO₄的溶液中加NaClO，Mn²⁺有還原性，ClO^-有氧化性，Mn²⁺被氧化為+4價(jià)，變成MnO₂沉淀，ClO^-被還原成Cl^-，根據(jù)氧化還原反應(yīng)得失電子相等知，Mn²⁺和ClO^-的系數(shù)之比為1：1，該溶液為酸性溶液，故反應(yīng)中不出現(xiàn)OH^-；
故答案為：Mn²⁺+ClO^-+H₂O=MnO₂↓+Cl^-+2H⁺；
（3）從溶液中制取固體的方法是：蒸發(fā)濃縮→冷卻結(jié)晶→過濾→洗滌；洗滌沉淀的方法為：將沉淀置于過濾器中，沿玻璃棒向漏斗中注入少量蒸餾水至剛好浸沒沉淀，并不漫過濾紙邊緣，待水流盡，反復(fù)幾次，即可把固體洗滌干凈，故答案為：過濾；將沉淀置于過濾器中，沿玻璃棒向漏斗中注入少量蒸餾水至剛好浸沒沉淀，待水流盡，重復(fù)2-3次；
（4）由原子守恒知生成1molMgSO₄?7H₂O，消耗1molMgCO₃，即n（MgCO₃）=n（MgSO₄?7H₂O），m（MgCO₃）=

82.00g

246g/mol

×84g/mol=28.00g；
同理：n（MnCO₃）=n（MnO₂），m（MnCO₃）=

1.74g

87g/mol

×115g/mol=2.30g，菱鎂礦石的質(zhì)量為：m（菱鎂礦）=m（MgCO₃）+m（MnCO₃）+m（不溶物）=28.00g+2.30g+4.70g=35.00g，菱鎂礦石中MgCO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=

m(MgCO3)

m(菱鎂礦)

×100%=

28.00g

35.00g

×100%=80%；
故答案為：80%．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了物質(zhì)分離的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和方法應(yīng)用，主要是利用氧化還原反應(yīng)除去雜質(zhì)Mn2+，得到較純凈的MgSO₄溶液來制備MgSO₄?7H₂O晶體，同時(shí)考查了物質(zhì)分離方法，題目難度中等．