Question

硼鎂泥是一種工業(yè)廢料，主要成份是MgO（占40%），還有CaO、MnO、Fe₂O₃、FeO、Al₂O₃、SiO₂等雜質(zhì)。以硼鎂泥為原料制取的硫酸鎂，可用于印染、造紙、醫(yī)藥等工業(yè)。從硼鎂泥中提取MgSO₄·7H₂O的流程如下：

根據(jù)題意回答下列問(wèn)題：

（1）在酸解過(guò)程中，想加快酸解速率，請(qǐng)?zhí)岢鰞煞N可行的措施__________、______________。

（2）濾渣的主要成份除含有Fe(OH)₃、Al(OH)₃、MnO₂外，還有               。

（3）加入的NaClO可與Mn²⁺反應(yīng)產(chǎn)生MnO₂沉淀，該反應(yīng)的離子方程式是                      。在調(diào)節(jié)pH、發(fā)生水解之前，還有一種離子也會(huì)被NaClO氧化，該反應(yīng)的離子方程式為                。

（4）如何檢驗(yàn)濾液中Fe³⁺是否被除盡，簡(jiǎn)述檢驗(yàn)操作                                                                                 。

（5）已知MgSO₄、CaSO₄的溶解度如下表：

溫度（℃）	40	50	60	70
MgSO4	30.9	33.4	35.6	36.9
CaSO4	0.210	0.207	0.201	0.193

 

“除鈣”是將MgSO₄和CaSO₄混合溶液中的CaSO₄除去，根據(jù)上表數(shù)據(jù)，簡(jiǎn)要說(shuō)明除鈣的操作步驟                   、                    。

（6）現(xiàn)有l(wèi)．60 t硼鎂泥，生產(chǎn)MgSO₄·7H₂O，若生產(chǎn)過(guò)程的產(chǎn)率為50％，則能生產(chǎn)出MgSO₄·7H₂O產(chǎn)品       t (計(jì)算結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。(H:1  O:16  Mg:24  S:32)

 

Answer 1

【答案】

（1）升溫、把硼鎂泥粉碎、攪拌等（2分）  （2）SiO₂（2分）

（3）Mn²⁺ + ClO^- + H₂O ==  MnO₂↓ + 2H⁺ + Cl^-（2分） 2Fe²⁺ + ClO^- + 2H⁺ == 2Fe³⁺ + Cl^- + H₂O（2分）

（4）取少量濾液于試管中，向其中幾滴硫氰化鉀溶液，如果溶液不變紅色，說(shuō)明濾液中不含F(xiàn)e³⁺；如果溶液變紅色，說(shuō)明濾液中含F(xiàn)e³⁺。      （3分）

（5）蒸發(fā)濃縮（結(jié)晶），趁熱過(guò)濾      （2分）    （6）1.97   （3分）

【解析】

試題分析：（1）此處主要考查反應(yīng)速率的影響因素，所以要想加快酸溶解速率可以從外因濃度、溫度、接觸面積等考慮，所以答案可以是升溫、把硼鎂泥粉碎、攪拌等。

（2）由于該硼鎂泥的成分有MgO、CaO、MnO、Fe₂O₃、FeO、Al₂O₃、SiO₂等物質(zhì)，所以酸溶后生成的陽(yáng)離子有Mg²⁺、Ca²⁺、Mn²⁺、Fe³⁺、Fe²⁺、Al³⁺ ，不溶的有SiO₂，加入氧化物NaClO后Fe²⁺ 被氧化為Fe³⁺，Mn²⁺ 被氧化為MnO₂ ，所以調(diào)節(jié)pH至5—6，陽(yáng)離子發(fā)生沉淀，生成的沉淀有Fe(OH)₃、Al(OH)₃，所以濾渣的所有成分為Fe(OH)₃、Al(OH)₃、MnO₂、SiO₂ 。

（3）加入氧化劑NaClO，Mn²⁺、Fe²⁺均能夠被其氧化，發(fā)生氧化還原反應(yīng)，根據(jù)所給的產(chǎn)物形式，根據(jù)氧化還原反應(yīng)缺項(xiàng)配平法，先把發(fā)生化合價(jià)變化的離子和物質(zhì)寫(xiě)出，然后再根據(jù)電子得失守恒配平，再用電荷守恒和原子守恒配平所缺物質(zhì)。所以離子方程式為：Mn²⁺ + ClO^- + H₂O ==  MnO₂↓ + 2H⁺ + Cl^-（2分） 2Fe²⁺ + ClO^- + 2H⁺ == 2Fe³⁺ + Cl^- + H₂O。

（4）檢驗(yàn)Fe³⁺ 的方法是加入KSCN，利用顯色反應(yīng)檢驗(yàn)，所以可以向溶液中加入硫氰化鉀溶液檢驗(yàn)溶液中是否存在三價(jià)鐵離子，方法為：取少量濾液，向其中加入硫氰化鉀溶液，如果溶液不變紅色，說(shuō)明濾液中不含F(xiàn)e³⁺；如果溶液變紅色，說(shuō)明濾液中含F(xiàn)e³⁺。

（5）由溫度對(duì)硫酸鎂、硫酸鈣的溶解度影響可看出，溫度越高，硫酸鈣溶解度越小，可以采用蒸發(fā)濃縮，趁熱過(guò)濾方法除去硫酸鈣；操作I”是將濾液繼續(xù)蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，再經(jīng)過(guò)過(guò)濾，便得到了MgSO4•7H2O，故答案為：蒸發(fā)濃縮，趁熱過(guò)濾；過(guò)濾（或過(guò)濾洗滌）；

（6）100g硼鎂泥中氧化鎂的物質(zhì)的量為：1.6×10⁶g×40%×50%÷40g/mol=8×10³mol，根據(jù)鎂原子守恒，生成MgSO₄•7H₂O的物質(zhì)的量為8×10³mol，質(zhì)量為246g/mol×8×10³mol=1.968×10⁶g≈1.97t，MgSO₄•7H₂O的質(zhì)量為1.97t。

考點(diǎn)：本題考查的是化工流程類(lèi)的推斷，涉及反應(yīng)速率、氧化還原反應(yīng)、離子檢驗(yàn)、離子沉淀、實(shí)驗(yàn)基本操作、計(jì)算等知識(shí)，考查范圍廣、綜合性強(qiáng)。