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

注：Fe(OH)2沉淀呈絮狀，不易從溶液中除去。

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	11.0

（1）寫出“氧化”過程中發(fā)生的離子反應(yīng)方程式_______________。

（2）pH調(diào)節(jié)的范圍___________，濾渣的主要成分___________（填化學(xué)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·L-1，向其中緩緩?fù)ㄈ肼葰馐?/span>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·L-1（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·L-1NaOH溶液，充分反應(yīng)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 Fe2+的物質(zhì)的量濃度為0.005mol/L，Fe3+的物質(zhì)的量濃度為0.015mol/L

【解析】

原料水浸的溶液中加入過氧化氫，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，據(jù)此分析解答(1)～(3)；

(4)通入氯氣發(fā)生反應(yīng)：Cl2+2Fe2+═2Fe3++2Cl-，氯離子濃度的變化量等于溶液中亞鐵離子濃度；將加入NaOH溶液得到的沉淀洗滌、灼燒，最終得到Fe2O3，根據(jù)Fe原子守恒列式計算n(Fe3+)，進而計算溶液中的Fe3+的濃度。

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．

(1)氧化過程中亞鐵離子被過氧化氫氧化生成鐵離子，反應(yīng)的離子方程式為H2O2+2H++2Fe2+═2Fe3++2H2O，故答案為：H2O2+2H++2Fe2+═2Fe3++2H2O；

(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(yīng)控制pH在3.7～9.9之間，濾渣的主要成分為Fe(OH)3，故答案為：3.7～9.9之間；Fe(OH)3；

(3)碳酸鎂晶須表面會附著氯離子等，證明碳酸鎂晶須已經(jīng)洗滌干凈，只需要檢驗碳酸鎂晶須表面沒有氯離子即可，具體操作為：取最后一次洗滌液，加入硝酸酸化，再加入硝酸銀溶液，沒有白色沉淀生成，說明已洗滌干凈，故答案為：取最后一次洗滌液，加入硝酸酸化，再加入硝酸銀溶液，沒有白色沉淀生成，說明已洗滌干凈；

(4)通入氯氣發(fā)生反應(yīng)：Cl2+2Fe2+═2Fe3++2Cl-，根據(jù)方程式可知，氯離子濃度的變化量等于溶液中亞鐵離子濃度，則溶液中c(Fe2+)=△c(Cl-)=0.460mol/L-0.455mol/L=0.005mol/L，將加入NaOH溶液得到的沉淀洗滌、灼燒，最終得到MgO和Fe2O3，設(shè)其物質(zhì)的量分別為xmol和ymol，根據(jù)電荷守恒有2x+6y=0.0460mol，根據(jù)題意有40x+160y=0.96，解得：x=0.04mol，y=0.001mol，根據(jù)Fe原子守恒，n(Fe3+)=0.001mol×2-0.005mol/L×0.1L=0.0015mol，故溶液中的Fe3+的濃度為0.015mol/L，答：水浸后溶液中Fe2+的濃度為0.005mol/L，Fe3+的物質(zhì)的量濃度為0.015mol/L。