Question

【題目】碳酸鎂晶須是一種新型吸波隱形材料中的增強劑。某工廠以MgCl2(含少量雜質(zhì)FeCl2、FeCl3)為原料制備碳酸鎂晶須（MgCO3·H2O）的工藝流程如下：

已知：Fe3+、Fe2+、Mg2+生成氫氧化物沉淀時的pH

物質(zhì)	開始沉淀	沉淀完全
Fe(OH)3	2.7	3.7
Fe(OH)2	7.6	9.6
Mg(OH)2	9.9	11.1

注：Fe(OH)2沉淀呈絮狀，不易從溶液中除去。

（1）寫出“氧化”過程中發(fā)生的離子反應方程式并用雙線橋標出電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目____。

（2）pH調(diào)節(jié)的范圍______，濾渣的主要成分______（填化學式）。

（3）操作X包括過濾、洗滌、烘干，證明碳酸鎂晶須已經(jīng)洗滌干凈的方法_____。

（4）水浸后溶液中Fe2+、Fe3+含量的測定

①取水浸后溶液100.00 mL，測得Cl的濃度為0.455 mol·L1，向其中緩緩通入氯氣使Fe2+恰好完全轉(zhuǎn)化為Fe3+，測得此時溶液中Cl的濃度為0.460 mol·L1（溶液體積變化忽略不計）。

②另取水浸后溶液100.00 mL，向其中加入過量的1 mol·L1 NaOH溶液，充分反應后過濾、洗滌、灼燒，冷卻后，稱得固體粉末的質(zhì)量為0.96 g。

試通過計算確定水浸后溶液中Fe2+、Fe3+的物質(zhì)的量濃度______（寫出計算過程）。

Answer 1

【答案】 3.7~9.9 Fe(OH)3 取少量最后一次洗滌液，向其中加入硝酸酸化的AgNO3溶液，若無白色沉淀生成則證明已洗滌干凈（檢驗NH4+不扣分） 由關(guān)系式“2Fe2+~ Cl2~ 2Cl”可知，增加的Cl-的物質(zhì)的量即為Fe2+的物質(zhì)的量n(Fe2+) =100×10-3×(0.460-0.455)=5.0×10-4mol

c(Fe2+)=5.0×10-4÷100×10-3=0.005 mol·L1

固體的成分為Fe2O3、MgO

則[n(Fe3+)+ n(Fe2+)]×0.5×160+ n(Mg2+)×40=0.96

根據(jù)溶液中的電荷守恒：3n(Fe3+)+ 2n(Fe2+)+2n(Mg2+)=0.455×100×10-3

則n(Fe3+)=1.5×10-3mol

即c(Fe3+)=0.015 mol·L1

【解析】原料水浸加入過氧化氫，將亞鐵離子氧化為鐵離子，再調(diào)節(jié)pH，使鐵離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵而除去，過濾后，濾液中加入氨水與碳酸氫銨得到沉淀，再過濾、洗滌、烘干得到碳酸鎂晶須。則

（1）氧化過程發(fā)生反應：H2O2+2H++2Fe2+＝2Fe3++2H2O，用雙線橋標出電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目為

；（2）“調(diào)節(jié)pH”目的是使Fe3+等雜質(zhì)離子生成氫氧化鐵沉淀除去，且盡量避免Mg2+轉(zhuǎn)化為沉淀，根據(jù)各氫氧化物沉淀生成的pH與沉淀完全的pH可知應控制pH在3.7～9.9之間，濾渣的主要成分為Fe(OH)3；（3）碳酸鎂晶須表面會附著氯離子等，所以檢驗沉淀是否洗滌干凈的實驗操作是取少量最后一次洗滌液，向其中加入硝酸酸化的AgNO3溶液，若無白色沉淀生成則證明已洗滌干凈；（4）根據(jù)反應的方程式可得關(guān)系式：2Fe2+~Cl2~2Cl，增加的Cl－的物質(zhì)的量即為Fe2+的物質(zhì)的量n(Fe2+) =0.1L×(0.460-0.455)mol/L=5.0×10-4mol，c(Fe2+)=5.0×10-4mol÷0.1L=0.005mol·L1。固體的成分為Fe2O3、MgO，則[n(Fe3+)+n(Fe2+)]×0.5×160+n(Mg2+)×40=0.96。根據(jù)溶液中的電荷守恒可知：3n(Fe3+)+2n(Fe2+)+2n(Mg2+)=0.455mol/L×0.1L，解得n(Fe3+)=1.5×10-3mol，即c(Fe3+)=0.015 mol·L1。