Question

利用化工廠生產硼砂的廢渣--硼鎂泥可制取七水硫酸鎂（MgSO₄?7H₂O），硼鎂泥的主要成分是MgCO₃，還含有其它雜質（MgO、SiO₂、Fe₂O₃、FeO、CaO、Al₂O₃、MnO等）．
表1　部分陽離子以氫氧化物形式完全沉淀時溶液的pH

沉淀物	Al（OH）3	Fe（OH）3	Fe（OH）2	Mn（OH）2	Mg（OH）2
pH值	5.2	3.2	9.7	10.4	11.2

表2　兩種鹽的溶解度（g/100g水）

溫度/℃	10	30	40	50	60
CaSO4	0.19	0.21	0.21	0.20	0.19
MgSO4?7H2O	30.9	35.5	40.8	45.6	/

硼鎂泥制取七水硫酸鎂的工藝流程如下：

根據以上流程圖并參考pH數據和溶解度數據，試回答下列問題：
（1）硼鎂泥加入濃硫酸時，FeO發生的變化是______（選填序號）．
a．被鈍化　　　　　b．被氧化　　　　c．被溶解
（2）往過濾Ⅰ得到的濾液中加入硼鎂泥，調節溶液的pH=5～6，再加入NaClO溶液可將溶液中的Mn²⁺氧化成MnO₂，該反應的離子反應方程式為______．加熱煮沸的目的是_______．
（3）沉淀B中除MnO₂外還含有______（填化學式）等物質．
（4）沉淀C的化學式是______；產生沉淀C的操作需趁熱進行的原因是______；洗滌沉淀需要的玻璃儀器有：燒杯、______；若用乙醇代替水作洗滌劑洗滌沉淀C，原因是______．
（5）過濾出MgSO₄?7H₂O晶體的濾液中含有的金屬陽離子有______，生產中對該濾液的處理方法是______；檢驗濾液是否含有SO₄^2-操作是______．

Answer 1

解：（1）濃硫酸有強氧化性，氧化亞鐵是金屬氧化物，能和硫酸反應生成鹽，所以氧化亞鐵能溶解，亞鐵離子檢驗還原性，濃硫酸有強氧化性，所以亞鐵離子能被濃硫酸氧化，即氧化亞鐵被氧化，故選b c；
（2）根據題意知，二價錳離子反應后生成二氧化錳，次氯酸根離子生成硫離子，結合原子守恒得，該離子反應方程式為：Mn²⁺+ClO^-+H₂O═MnO₂↓+2H⁺+Cl^-，鋁離子和鐵離子水解是吸熱反應，加熱能促進鋁離子和鐵離子水解，從而生成氫氧化鋁和氫氧化鐵，故答案為：Mn²⁺+ClO^-+H₂O═MnO₂↓+2H⁺+Cl^-，促進Al³⁺、Fe³⁺水解；
（3）根據表1知，pH=5-6時，氫氧化鋁和氫氧化鐵完全生成沉淀，所以B沉淀的成分還有Fe（OH）₃、Al（OH）₃
，故答案為：Fe（OH）₃、Al（OH）₃；
（4）根據表2知，硫酸鈣隨著溫度的升高其溶解度降低，所以沉淀C是硫酸鈣；
溫度越低硫酸鎂的溶解度越小，為減少硫酸鎂的析出和硫酸鈣的溶解，產生沉淀C的操作需趁熱進行；
洗滌沉淀需要的玻璃儀器有：起過濾作用的漏斗、起攪拌和引流作用的玻璃棒；
硫酸鈣在無機溶劑中的溶解度大于在有機溶劑中的溶解度，所以為降低硫酸鈣的溶解度，用乙醇代替水作洗滌劑洗滌沉淀C，
故答案為：CaSO₄?2H₂O或CaSO₄；以防MgSO₄在溫度低時結晶析出；漏斗、玻璃棒；降低CaSO₄?2H₂O的溶解度（或減少CaSO₄?2H₂O的溶解）；
（5）加入的次氯酸鈉中含有鈉離子，硫酸鈉和硫酸鎂是可溶性鹽，所以過濾出MgSO₄?7H₂O晶體的濾液中含有的金屬陽離子有Mg²⁺、Na⁺；
濾液中含有鎂離子，生產的原料中需要鎂離子，所以為減少資源的浪費，鎂離子可以循環利用；
硫酸根離子的檢驗方法是：取濾液1～2 mL于試管中，加入BaCl₂溶液，若有白色沉淀生成，說明有SO₄^2-，否則沒有；
故答案為：Mg²⁺、Na⁺；循環利用；取濾液1～2 mL于試管中，加入BaCl₂溶液，若有白色沉淀生成，說明有SO₄^2-．
分析：（1）氧化亞鐵是金屬氧化物，亞鐵離子有還原性，根據金屬氧化物和還原性離子的性質確定氧化亞鐵發生的變化；
（2）次氯酸鈉有強氧化性，二價錳離子被氧化生成二氧化錳，同時自身被還原，弱根離子水解是吸熱反應，溫度越高，水解程度越大；
（3）根據表1確定沉淀B的成分；
（4）根據表2確定沉淀C的成分，根據硫酸鎂和溫度的關系分析，根據儀器的作用選取儀器，根據相似相溶原理知，硫酸鈣在水中的溶解度大于在乙醇中的溶解度；
（5）溶液中存在可溶性的陽離子，為節約資源，應循環利用，用鹽酸酸化的氯化鋇檢驗硫酸根離子．
點評：本題考查化學與技術，涉及離子的檢驗方法、儀器的選取、物質的分離等知識點，注意閱讀題給信息并充分利用信息進行解答，難度較大．