Question

鹽泥是氯堿工業中的廢渣，主要含有鎂、鐵、鋁、鈣等的硅酸鹽和碳酸鹽。實驗室以鹽泥為原料制取MgSO₄·7H₂O的流程如下：

已知：(Ⅰ) Ksp[Mg(OH)₂]＝6.0×  
(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：　　。
（2）若溶液中Mg²⁺的濃度為6 mol/L，溶液pH≥　　才可能產生Mg(OH)₂沉淀。
（3）第二次過濾需要趁熱進行，主要原因是　　。所得濾渣的主要成分是　 。
（4）從濾液Ⅱ中獲得MgSO₄·7H₂O晶體的實驗操作步驟為：①向濾液Ⅱ中加入　　，②過濾，得沉淀，③　　，④蒸發濃縮，降溫結晶，⑤過濾、洗滌得產品。
（5）若獲得的MgSO₄·7H₂O質量為24.6 g，則該鹽泥中含鎂[以Mg(OH)₂計]的百分含量約   （MgSO₄·7H₂O式量為246）

Answer 1

（15分）
（1）提高Mg²⁺的浸取率（2分）
（2）8（2分）
（3）溫度較高時鈣鹽與鎂鹽分離更徹底（或高溫下CaSO₄·2H₂O溶解度小）（2分）
Al(OH)₃、Fe(OH)₃、CaSO₄·2H₂O     （2分）
（4）NaOH溶液（2分） 向沉淀中加足量稀硫酸（2分）
（5）20.0%（3分）

試題分析：由流程圖，①②③酸浸，溶解，④分離溶液和固體雜質，主要是H₂SiO₃和不溶解的濾渣，⑤將Fe^2＋ 氧化成Fe^3＋ 以便分步除去，⑥分離Fe (OH)₃、Al (OH)₃和MgSO₄、NaCl溶液，由濾液Ⅱ得到產品。⑴通過煮沸提高反應速率，提高Mg^2＋ 的浸出率，答案：提高Mg²⁺的浸取率；⑵Ksp[Mg(OH)₂]＝6.0×=c(Mg^2＋)c²(OH^― )得：c²(OH^― )= 6.0×/6=1.0×10^-12，c(OH^― )=1.0×10^―6mol/L,PH8，答案：8；⑶從圖中讀出高溫下CaSO₄·2H₂O溶解度小，與溶液分離更徹底，答案：溫度較高時鈣鹽與鎂鹽分離更徹底（或高溫下CaSO₄·2H₂O溶解度小）； Al(OH)₃、Fe(OH)₃、CaSO₄·2H₂O；⑷濾液Ⅱ中含有MgSO₄、NaCl，要將NaCl分離出去，要先將Mg^2＋ 形成Mg(OH)₂沉淀，過濾后將NaCl除去，然后加H₂SO₄重新生成MgSO₄，然后蒸發濃縮，降溫結晶，過濾、洗滌、干燥后獲得晶體。答案：NaOH溶液；向沉淀中加足量稀硫酸；⑸MgSO₄·7H₂O質量為24.6 g，是0.1mol,則0.1molMg (OH)₂為5.8 g，5.8g/29g×100%=20.0%。答案：20.0%。