Question

【题目】实验室以一种工业废渣（主要成分为MgCO3、MgSO4，含有少量Fe、Al的氧化物）为原料制备MgCO3·3H2O。实验过程如下:

（1）为加快酸溶速率,可采取的办法有______,写出酸溶时废渣中主要成分发生反应的化学方程式为_________________。

（2）加入H2O2氧化时发生发应的离子方程式为_________________。

（3）用萃取分液的方法除去溶液中的Fe3+。

①检验溶液中是否含有Fe3+的最佳试剂是_________________。

②为使Fe3+ 尽可能多地从水相转移至有机相,采取的操作:向水溶液中加入一定量的萃取剂，_______、静置、分液,并重复多次。

③萃取时,向混合溶液（含Fe2+、Al3+、Mg2+）中加入适量盐酸,使Fe2+ 与Cl-生成[FeCl4]-,再用足量的乙醚(Et2O)进行萃取,乙醚与H+结合,生成了离子Et2O·H+,由于[FeCl4]-与Et2O·H+离子容易形成缔合物Et2O·H+·[FeCl4]-。该缔合物中,Cl-和Et2O分别取代了Fe2+和H+的配位水分子,并且中和了电荷,具有疏水性,能够溶于乙醚中。因此,就从水相转移到有机相中。该萃取剂不能萃取Al3+、Mg2+的原因是_________。

（4）已知:Ksp[Al(OH)3]=1.0×10-33,Ksp[(Mg(OH)2)=1.0×10-12.pH=8.5时Mg(OH)2开始沉淀。室温下,除去MgSO4溶液中的Al3+（使其浓度小于1×10-6mol·L-1）,需加入氨水调节溶液pH的范围为____________。

（5）向滤液中加入Na2CO3溶液生成MgCO3 沉淀并用蒸馏水洗涤,检验沉淀是否洗净的操作是________________。

（6）干燥时需低温干燥，温度较高时发生副反应,写出MgCO3·3H2O在323K温度时发生转化的化学方程式________________。

Answer 1

【答案】 适当升高温度、搅拌、提高硫酸浓度(答案合理即给分) MgCO3+H2SO4=MgSO4+H2O+CO2↑ H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O KSCN溶液 充分振荡 A13+、Mg2+与Cl-结合(生成配离子)的能力很弱 5.0-8.5 取少量最后一次的洗涤过滤液于试管中，向其中滴加盐酸酸化的氯化钡溶液，若不产生白色沉定，则表明已选涤完全。 5MgCO3·3H2OMg5(OH)2(CO3)4·4H2O+CO2↑+10H2O

【解析】(1) 适当升高温度、用工具搅拌、提高硫酸浓度等都可以加快酸溶速率；酸溶时废渣中的MgCO3、少量Fe、Al的氧化物都能被酸溶解，其中主要的反应的化学方程式为MgCO3+H2SO4=MgSO4+H2O+CO2↑，故答案为：MgCO3+H2SO4=MgSO4+H2O+CO2↑；

(2)加入H2O2溶液与二价铁离子发生氧化还原反应，反应的离子方程式为：2Fe2++2H++H2O2=2Fe3++2H2O，故答案为：2Fe2++2H++H2O2=2Fe3++2H2O；

(3)①检验溶液中是否含有Fe3+的最佳方法是加入KSCN溶液，若溶液变成红色，说明含有Fe3+，故答案为：KSCN溶液；

②萃取时，为使溶质尽可能被萃取，应充分振荡，以充分接触而分离，故答案为：充分振荡；

③根据题意，Fe2+与Cl-生成[FeCl4]-，再用足量的乙醚(Et2O)进行萃取，乙醚与H+结合，生成了离子Et2O·H+，由于[FeCl4]-与Et2O·H+离子容易形成缔合物Et2O·H+·[FeCl4]-，能够溶于乙醚中。因此，就从水相转移到有机相中。而A13+、Mg2+与Cl-结合(生成配离子)的能力很弱，Al3+、Mg2+仍然留在水相中，故答案为：A13+、Mg2+与Cl-结合(生成配离子)的能力很弱；

(4)pH=8.5时Mn(OH)2开始沉淀．室温下，除去MnSO4溶液中的Fe3+、Al3+，氢氧化铝完全变成沉淀时的pH：Ksp[Al(OH)3]=1×10-33=c(Al3+)×c3(OH-)，c(Al3+)=1×10-6molL-1，解得：c(OH-)=1×10-9molL-1，c(H+)=1×10-5molL-1pH=5，同理Fe(OH)3完全变成沉淀时，pH约为3.5，故pH范围是：5.0＜pH＜8.5，故答案为：5.0＜pH＜8.5；

(5)向滤液中加入Na2CO3溶液生成MgCO3沉淀并用蒸馏水洗涤，检验沉淀是否洗净只需要具有洗涤液中是否存在SO42-即可，具体方法为取少量最后一次的洗涤过滤液于试管中，向其中滴加盐酸酸化的氯化钡溶液，若不产生白色沉定，则表明已选涤完全，故答案为：取少量最后一次的洗涤过滤液于试管中，向其中滴加盐酸酸化的氯化钡溶液，若不产生白色沉定，则表明已选涤完全；

(6)MgCO33H2O在323K温度时转化成Mg5(OH)2(CO3)44H2O，反应的化学方程式为5MgCO33H2OMg5(OH)2(CO3)44H2O+CO2↑+10H2O，故答案为：5MgCO33H2OMg5(OH)2(CO3)44H2O+CO2↑+10H2O。