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）．實驗室以鹽泥為原料制取MgSO₄?7H₂O的實驗過程如下：

已知：①室溫下K_sp[Mg（OH）₂]=6.0×10^-12．②在溶液中，Fe²⁺、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≥

 

才可能產生Mg（OH）₂沉淀．
（3）由濾液Ⅰ到濾液Ⅱ需先加入NaClO調溶液pH約為5，再趁熱過濾，則趁熱過濾的目的是

 

，濾渣的主要成分是

 

．
（4）從濾液Ⅱ中獲得MgSO₄?7H₂O晶體的實驗步驟依次為①向濾液Ⅱ中加入

 

；②過濾，得沉淀；③

 

；④蒸發(fā)濃縮，降溫結晶；⑤過濾、洗滌得產品．
（5）若獲得的MgSO₄?7H₂O的質量為24.6g，則該鹽泥中鎂[以Mg（OH）₂計]的百分含量約為

 

（MgSO₄?7H₂O的相對分子質量為246）．

Answer 1

考點：物質分離和提純的方法和基本操作綜合應用

專題：實驗設計題

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氣體和陽離子，過濾除去難溶性物質．濾液Ⅰ中含Fe²⁺、Fe³⁺、Al³⁺、H⁺、Mg²⁺、Ca²⁺等陽離子；濾液Ⅰ到濾液Ⅱ需除去Fe²⁺、Fe³⁺、Al³⁺、H⁺、Ca²⁺，只保留Mg²⁺；
（1）根據離子完全沉淀的pH值來確定在鹽泥中加入稀硫酸調pH為1～2并煮沸的目的；
（2）根據氫氧化鎂的Ksp=c（Mg²⁺）?c（OH^-）²來計算；
（3）根據三種化合物的溶解度（S）隨溫度變化的曲線來回答；濾渣的成分根據加入次氯酸鈉發(fā)生發(fā)生反應考慮；
（4）鎂離子可以和氫氧化鈉發(fā)生反應生成氫氧化鎂沉淀，過濾，得到純凈的沉淀，再加入硫酸，蒸發(fā)結晶可以獲得硫酸鎂晶體；
（5）根據鎂元素守恒結合關系式：MgSO₄?7H₂O-Mg（OH）₂進行計算．

解答： 解：（1）根據離子完全沉淀的pH值可以知道，在鹽泥中加入稀硫酸調pH為1～2并煮沸的目的是為了提高Mg²⁺的浸取率，故答案為：為了提高Mg²⁺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調溶液pH約為5，把亞鐵離子氧化成鐵離子，同時鐵離子、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)生反應生成氫氧化鎂沉淀，過濾，得到純凈的沉淀，再加入硫酸，蒸發(fā)結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）設該鹽泥中含Mg（OH）₂的質量為x，MgSO₄?7H₂O質量為24.6克，物質的量是

24.6g

246g/mol

=0.1mol．
由關系式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%．

點評：本題是一道物質的分離和提純知識的綜合實驗題，考查學生分析和解決問題的能力，綜合性強，難度較大．