Question

4．氯酸镁[Mg（ClO₃）₂]常用作催熟剂、除草剂等，实验室用卤块（主要成分为MgCl₂•6H₂O，含有MgSO₄、FeCl₂等杂质）制备少量Mg（ClO₃）₂•6H₂O的流程如图1：

已知：几种化合物的溶解度（S）随温度（T）变化曲线如图2所示．
（1）过滤时需要的主要玻璃仪器有漏斗、玻璃棒、烧杯．
（2）加入BaCl₂的目的是除去杂质离子，检验已沉淀完全的方法是：静置，取上层清液加入BaCl₂，若无白色沉淀，则SO₄^2-沉淀完全．加MgO后过滤所得滤渣的主要成分BaSO₄和Fe（OH）₃．
（3）加入NaClO₃饱和溶液发生反应为：MgCl₂+2NaClO₃═Mg（ClO₃）₂+2NaCl↓，再进一步制取Mg（ClO₃）₂•6H₂O的实验步骤依次为：①蒸发浓缩；②趁热过滤；③冷却结晶；④过滤、洗涤、干燥．
（4）产品中Mg（ClO₃）₂•6H₂O含量的测定：（Mg（ClO₃）₂•6H₂O的摩尔质量为299g/mol）
步骤1：准确称量3.50g产品配成100mL溶液．
步骤2：取10.00mL溶液于锥形瓶中，加入10.00mL稀硫酸和20.00mL 1.000mol•L^-1的FeSO₄溶液，微热．
步骤3：冷却至室温，用0.100mol•L^-1 K₂Cr₂O₇标准溶液滴定未被氧化的Fe²⁺至终点．
步骤4：将步骤2、3重复两次，平均消耗K₂Cr₂O₇标准溶液15.00mL
①步骤2中发生反应的离子方程式为：ClO₃^-+6Fe²⁺+6H⁺=6Fe³⁺+Cl^-+3H₂O．
②步骤3中发生反应的离子方程式为：Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺=6Fe³⁺+2Cr³⁺+7H₂O．
③若配制K₂Cr₂O₇标准溶液时未洗涤烧杯，则产品中Mg（ClO₃）₂•6H₂O的含量会偏低（填“偏高”、“偏低”或“不变”）．
④产品中Mg（ClO₃）₂•6H₂O的质量分数．78.3%．

Answer 1

分析 卤块的成分有MgCl₂•6H₂O、MgSO₄、FeCl₂，加入双氧水之后，亚铁离子可以被氧化为三价铁离子，再向混合物中加入氯化钡溶液，可以将硫酸根离子转化为硫酸钡沉淀，加入氧化镁，调节pH=4，可以促进铁离子的水解，将铁离子转化为氢氧化铁而除去，过滤，得到的滤液是氯化镁，可以根据溶解度受温度的影响情况来获得要制取的物质，
（1）过滤实验用到的仪器：漏斗、玻璃棒、烧杯、滤纸、铁架台等；
（2）根据钡离子可以和硫酸根离子之间反应生成白色不溶于硝酸的白色沉淀来检验已沉淀完全；根据加氧化镁后溶液的pH为4，可以沉淀的离子来判断滤渣的主要成分；
（3）根据物质的溶解度大小，溶液获得晶体的方法：蒸发浓缩，趁热过滤，冷却结晶、过滤、洗涤、干燥；
（4）①氯酸根离子具有氧化性，可以将亚铁离子氧化为正三价；
②Cr₂O₇^2-能将Fe²⁺氧化成Fe³⁺，根据电子得失守恒可写离子方程式；
③若配制K₂Cr₂O₇标准溶液时未洗涤烧杯，则所配得的标准液浓度偏小，用去的标准液体积偏大，计算得的与K₂Cr₂O₇标准溶液反应的Fe²⁺的物质的量偏大，所以与Mg（ClO₃）₂反应的Fe²⁺的物质的量偏小；
④根据化学反应ClO₃^-+6Fe²⁺+6H⁺=6Fe³⁺+Cl^-+3H₂O以及Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O，可以得出：ClO₃^-～6Fe²⁺，Cr₂O₇^2-～6Fe²⁺，根据各个质物之间的关系式可计算百分含量．

解答 解：卤块的成分有MgCl₂•6H₂O、MgSO₄、FeCl₂，加入双氧水之后，亚铁离子可以被氧化为三价铁离子，再向混合物中加入氯化钡溶液，可以将硫酸根离子转化为硫酸钡沉淀，加入氧化镁，调节pH=4，可以促进铁离子的水解，将铁离子转化为氢氧化铁而除去，过滤，得到的滤液是氯化镁，可以根据溶解度受温度的影响情况来获得要制取的物质，
（1）过滤实验用到的仪器：漏斗、玻璃棒、烧杯、滤纸、铁架台等，其中玻璃仪器有：漏斗、玻璃棒、烧杯，
故答案为：漏斗、玻璃棒、烧杯；
（2）检验硫酸根离子是否除净的方法：静置，取上层清液加入BaCl₂，若无白色沉淀，则SO₄^2-沉淀完全，加入氧化镁，调节溶液的pH为4，此时铁离子形成了沉淀氢氧化铁，钡离子已经和硫酸根离子只碱反应生成了硫酸钡沉淀，
故答案为：静置，取上层清液加入BaCl₂，若无白色沉淀，则SO₄^2-沉淀完全；BaSO₄和Fe（OH）₃；
（3）根据物质的溶解度大小，溶液获得晶体的方法：蒸发浓缩，趁热过滤，冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，
故答案为：蒸发浓缩；冷却结晶；
（4）①氯酸根离子具有氧化性，可以将亚铁离子氧化为正三价，化学方程式为：ClO₃^-+6Fe²⁺+6H⁺=6Fe³⁺+Cl^-+3H₂O，
故答案为：ClO₃^-+6Fe²⁺+6H⁺=6Fe³⁺+Cl^-+3H₂O；
②Cr₂O₇^2-能将Fe²⁺氧化成Fe³⁺，反应的离子方程式为Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺=6Fe³⁺+2Cr³⁺+7H₂O，
故答案为：Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺=6Fe³⁺+2Cr³⁺+7H₂O；
③若配制K₂Cr₂O₇标准溶液时未洗涤烧杯，则所配得的标准液浓度偏小，用去的标准液体积偏大，计算得的与K₂Cr₂O₇标准溶液反应的Fe²⁺的物质的量偏大，所以与Mg（ClO₃）₂反应的Fe²⁺的物质的量偏小，所以会导致计算出的产品中Mg（ClO₃）₂•6H₂O的含量会偏低，
故答案为：偏低；
④根据化学方程式：ClO₃^-+6Fe²⁺+6H⁺=6Fe³⁺+Cl^-+3H₂O以及Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O，可以得出：ClO₃^-～6Fe²⁺，Cr₂O₇^2-～6Fe²⁺，用0.100mol•L^-1 K₂Cr₂O₇溶液滴定至终点过程可以得出剩余的亚铁离子的物质的量为：0.100mol•L^-1×0.015L×6=0.009mol，和氯酸根离子反应的亚铁离子的物质的量为：20×10^-3L×1.000mol•L^-1-0.009mol=0.011mol，
氯酸根离子的物质的量为：$\frac{1}{6}$×0.011mol，产品中Mg（ClO₃）₂•6H₂O的质量分数：（$\frac{1}{2}$×0.011×299g/mol）×10×$\frac{1}{3.5}$×100%=78.3%．
故答案为：78.3%．

点评 本题考查对常见金属元素及其化合物主要性质的掌握，以及对离子反应实质的认识；同时考查应用基础知识解决简单化学问题的能力以及对图表的观察、分析能力，物质溶解度概念的应用，晶体析出的方法，杂质离子的除杂原则和试剂选择，题目难度中等．