Question

1．七水硫酸镁（MgSO₄•7H₂O）在印染、造纸和医药等工业上都有广泛的应用．利用化工厂生产硼砂的废渣-硼镁泥可制取七水硫酸镁，硼镁泥的主要成分是MgCO₃，还含有其他杂质（MgO、SiO₂、Fe₂O₃、FeO、CaO、Al₂O₃等）．
表1　　部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时的pH

沉淀	Al（OH）3	Fe（OH）3	Fe（OH）2	Mg（OH）2
pH	5.2	3.2	9.7	11.2

表2　　两种盐的溶解度（单位为　g/100g水）

温度/℃	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	--

硼镁泥制取七水硫酸镁的工艺流程如下：

根据以上流程图并参考表格pH和溶解度数据，试回答下列问题：
（1）硼镁泥加入浓硫酸时，FeO发生的变化是bc（选填序号）．
a．被钝化     b．被氧化   c．被溶解
（2）过滤1的滤液中加入硼镁泥，调节溶液的pH=5-6，再加入NaCLO溶液加热煮沸，其目的有：①将溶液中的Mn²⁺氧化成MnO₂，该反应的离子方程式为Mn²⁺+ClO^-+H₂O=MnO₂↓+2H⁺+Cl^-．②将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，该反应的离子方程式为6Fe²⁺+3ClO^-+3H₂O=2Fe（OH）₃↓+4Fe³⁺+3Cl^-或2Fe²⁺+ClO^-+2H⁺=2Fe³⁺+Cl^-+H₂O．
（3）沉淀B中除MnO₂、SiO₂外还含有Fe（OH）₃、Al（OH）₃等物质（填化学式）
（4）沉淀C的化学式是CaSO₄•2H₂O或CaSO₄，过滤Ⅲ需趁热过滤的理由是防止MgSO₄在温度降低时结晶析出．

Answer 1

分析 由制备流程可知，硼镁泥的主要成分是MgCO₃，还含有其他杂质（MgO、SiO₂、Fe₂O₃、FeO、CaO、Al₂O₃等），向废渣中加硫酸时SiO₂不溶解，过滤得到A为二氧化硅，NaClO具有氧化性，能将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，PH=5～6时Fe（OH）₃、Al（OH）₃生成沉淀，加入硼镁泥调节溶液PH=5-6，煮沸过滤，则沉淀B中除MnO₂、SiO₂外还含有Fe（OH）₃、Al（OH）₃，加热煮沸的主要目的是促进Al³⁺、Fe³⁺水解，由于CaSO₄的溶解度随温度的变化不大，而MgSO₄在温度较高时易溶于水，趁热过滤利于分离硫酸钙和硫酸镁，并防止MgSO₄在温度低时结晶析出，所以过滤Ⅲ需趁热过滤，过滤得到的沉淀C为CaSO₄•2H₂O或CaSO₄，滤液中主要含硫酸镁，然后蒸发浓缩、冷却结晶、过滤得到MgSO₄•7H₂O．
（1）氧化亚铁是金属氧化物，亚铁离子有还原性，根据金属氧化物和还原性离子的性质确定氧化亚铁发生的变化；
（2）①NaClO溶液在加热条件下将溶液中的Mn²⁺氧化成MnO₂，本身被还原为氯离子；
②根据表中数据可知Fe³⁺易水解生成Fe（OH）₃沉淀，NaClO具有氧化性，能将Fe²⁺氧化为Fe³⁺；
（3）根据表1确定沉淀B的成分，上述分析可知沉淀B中除MnO₂、SiO₂外还含有Fe（OH）₃、Al（OH）₃；
（4）根据表2确定沉淀C的成分，根据硫酸镁和温度的关系分析，趁热过滤时，硫酸钙的溶解度较小，而硫酸镁的溶解度较大，易于分离混合物，此时过滤得到的沉淀为CaSO₄•2H₂O或CaSO₄．

解答 解：由制备流程可知，硼镁泥的主要成分是MgCO₃，还含有其他杂质（MgO、SiO₂、Fe₂O₃、FeO、CaO、Al₂O₃等），向废渣中加硫酸时SiO₂不溶解，过滤得到A为二氧化硅，NaClO具有氧化性，能将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，PH=5～6时Fe（OH）₃、Al（OH）₃生成沉淀，加入硼镁泥调节溶液PH=5-6，煮沸过滤，则沉淀B中除MnO₂、SiO₂外还含有Fe（OH）₃、Al（OH）₃，加热煮沸的主要目的是促进Al³⁺、Fe³⁺水解，由于CaSO₄的溶解度随温度的变化不大，而MgSO₄在温度较高时易溶于水，趁热过滤利于分离硫酸钙和硫酸镁，并防止MgSO₄在温度低时结晶析出，所以过滤Ⅲ需趁热过滤，过滤得到的沉淀C为CaSO₄•2H₂O或CaSO₄，滤液中主要含硫酸镁，然后蒸发浓缩、冷却结晶、过滤得到MgSO₄•7H₂O，
（1）浓硫酸有强氧化性，氧化亚铁是金属氧化物，能和硫酸反应生成盐，所以氧化亚铁能溶解，亚铁离子检验还原性，浓硫酸有强氧化性，所以亚铁离子能被浓硫酸氧化，即氧化亚铁被氧化，
故选：b c；
（2）①NaClO溶液在加热条件下将溶液中的Mn²⁺氧化成MnO₂，反应的离子方程式为Mn²⁺+ClO^-+H₂O=MnO₂↓+2H⁺+Cl^-，
故答案为：Mn²⁺+ClO^-+H₂O=MnO₂↓+2H⁺+Cl^-；
②根据表中数据可知Fe³⁺易水解生成Fe（OH）₃沉淀，NaClO具有氧化性，能将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，易于除杂，反应的方程式为6Fe²⁺+3ClO^-+3H₂O=2Fe（OH）₃↓+4Fe³⁺+3Cl^-或2Fe²⁺+ClO^-+2H⁺=2Fe³⁺+Cl^-+H₂O，
故答案为：将Fe²⁺氧化为Fe³⁺；6Fe²⁺+3ClO^-+3H₂O=2Fe（OH）₃↓+4Fe³⁺+3Cl^-或2Fe²⁺+ClO^-+2H⁺=2Fe³⁺+Cl^-+H₂O；
（3）根据表1知，pH=5-6时，氢氧化铝和氢氧化铁完全生成沉淀，上述分析可知沉淀B中除MnO₂、SiO₂外还含有Fe（OH）₃、Al（OH）₃，
故答案为：Fe（OH）₃；Al（OH）₃；
（4）趁热过滤时，硫酸钙的溶解度较小，而硫酸镁的溶解度较大，易于分离混合物，此时过滤得到的沉淀为CaSO₄•2H₂O或CaSO₄，如不趁热过滤，冷却后硫酸镁的溶解度减小，会生成硫酸镁晶体，
故答案为：CaSO₄•2H₂O或CaSO₄；防止MgSO₄在温度降低时结晶析出．

点评 本题考查制备实验方案的设计，为高频考点，把握物质的制备的流程、理解反应原理为解答的关键，涉及物质的制备、除杂，涉及物质的检验以及沉淀的转化等知识，题目较为综合，有一定难度，本题注意要认真分析题中数据，考查学生的分析能力，题目难度中等．