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10.硼镁泥是一种工业废料,主要成份是MgO,还有CaO、MnO、Fe2O3、FeO、Al2O3、SiO2等杂质,以此为原料制取的硫酸镁,可用于印染、造纸、医药等工业.从硼镁泥中提取MgSO4•7H2O的流程如下:

已知:NaClO与Mn2+反应产生MnO2沉淀.
沉淀物Fe(OH)3Al(OH)3Fe(OH)2
开始沉淀pH2.34.07.6
完全沉淀pH4.15.29.6
根据题意回答下列问题:
(1)请提出两条加快酸解速率的措施升温、把硼镁泥粉碎、搅拌等.
(2)NaClO能将溶液中的还原性离子氧化生成沉淀,写出有关反应的离子方程式Mn2++ClO-+H2O=MnO2↓+2H++Cl-、2Fe2++ClO-+5H2O=2Fe(OH)3↓+Cll-+4H+
(3)除去滤渣之前,往往还要加入一定量的硼镁泥,其原因可能是调节溶液pH,使Fe3+、Al3+水解完全,除去多余的NaClO.
(4)“除钙”MgSO4和CaSO4的混合溶液中的CaSO4除去,根据下表数据,应将混合溶液蒸发浓缩、趁热过滤;再将滤液进行“操作Ⅰ”,则析出晶体后的溶液(20℃)中c(Mg2+)=2.00mol•L-1(该溶液的密度为1.20g•cm-3).
已知MgSO4、CaSO4的溶解度如表:
 温度(℃) 20 40 50 60 70
 MgSO4 25.0 31.8 33.4 35.636.9 
 CaSO4 0.256 0.212 0.207 0.201 0.190
(5)硫酸镁分解生成的SO2经如图的两个循环可分别得到S和H2SO4.写出循环Ⅰ中反应2的化学方程式为4ZnFeO3.5+SO2$\frac{\underline{\;△\;}}{\;}$4ZnFeO4+S;循环Ⅱ中电解过程阳极反应式为Mn2+-2e-+2H2O=MnO2+4H+

分析 硼镁泥主要成份是MgO(占35%),还有CaO、MnO、Fe2O3、FeO、Al2O3、SiO2等杂质,加入硫酸,MgO、CaO、MnO、Fe2O3、FeO、Al2O3都和硫酸反应,SiO2不与硫酸反应,次氯酸钠具有强氧化性,加入的NaClO可与Mn2+反应生成MnO2,把亚铁离子氧化成铁离子,溶液pH升高,铁离子生成氢氧化铁沉淀,铝离子形成氢氧化铝沉淀,过滤除去滤渣Fe(OH)3、Al(OH)3、MnO2、SiO2,滤液中含钙离子、镁离子,除钙后,只剩镁离子,蒸发冷却结晶得到硫酸镁晶体.
(1)从影响反应速率的因素分析;
(2)溶液里还原性的离子有Mn2+、Fe2+,能被NaClO溶液氧化并生成对应的MnO2、Fe(OH)3沉淀,可结合电子守恒、电荷守恒及原子守恒配平得到相应离子反应反应方程式;
(3)为使溶液里Fe3+、Al3+完全水解转化为沉淀并除去多余的NaClO,提高产品的纯度,通常通过增大另一种反应物的量来达到;
(4)根据表中温度对硫酸镁、硫酸钙的影响完成;析出晶体后的溶液(20℃)为MgSO4的饱和溶液,可结合此温度下MgSO4的溶解度为25g,设饱和溶液质量为125g,则所含溶质MgSO4的质量为25g,再根据物质的量浓度的计算求算物质的量浓度;
(5)ZnFeO3.5和SO2在加热条件下生成ZnFeO4、S,电解硫酸锰时,生成二氧化锰和硫酸,阳极上失电子发生氧化反应.

解答 解:硼镁泥主要成份是MgO(占35%),还有CaO、MnO、Fe2O3、FeO、Al2O3、SiO2等杂质,加入硫酸,MgO、CaO、MnO、Fe2O3、FeO、Al2O3都和硫酸反应,SiO2不与硫酸反应,次氯酸钠具有强氧化性,加入的NaClO可与Mn2+反应生成MnO2,把亚铁离子氧化成铁离子,溶液pH升高,铁离子生成氢氧化铁沉淀,铝离子形成氢氧化铝沉淀,过滤除去滤渣Fe(OH)3、Al(OH)3、MnO2、SiO2,滤液中含钙离子、镁离子,除钙后,只剩镁离子,蒸发冷却结晶得到硫酸镁晶体.
(1)升高温度,增大接触面积,搅拌、增大反应物的浓度都可加快反应速率,故答案为:升温;把硼镁泥粉碎、搅拌等;
(2)NaClO能将溶液中的还原性离子Mn2+、Fe2+氧化生成沉淀发生反应的离子方程式为:Mn2++ClO-+H2O=MnO2↓+2H++Cl-、2Fe2++ClO-+5H2O=2Fe(OH)3↓+Cll-+4H+
故答案为:Mn2++ClO-+H2O=MnO2↓+2H++Cl-、2Fe2++ClO-+5H2O=2Fe(OH)3↓+Cll-+4H+
(3)通过加入过量的硼镁泥调节溶液的pH,使溶液里Fe3+、Al3+完全水解转化为沉淀,同时除去过量的NaClO;
故答案为:调节溶液pH,使Fe3+、Al3+水解完全,除去多余的NaClO;
(4)有温度对硫酸镁、硫酸钙的溶解度影响,温度越高,硫酸钙溶解度越小,可以采用蒸发浓缩,趁热过滤方法除去硫酸钙;20℃时饱和MgSO4溶液质量为125g,其体积为$\frac{125g}{1.20g•c{m}^{-3}}$;所含溶质MgSO4的质量为25g,物质的量为$\frac{25g}{120g/mol}$;则溶液里c(Mg2+)=c(MgSO4)=$\frac{\frac{25g}{120g/mol}}{\frac{125g}{1.20g•c{m}^{-3}}×1{0}^{-3}L/c{m}^{3}}$=2.00mol/L;

故答案为:趁热过滤;2.00;
(5)ZnFeO3.5和SO2在加热条件下生成ZnFeO4、S,反应方程式为4ZnFeO3.5+SO2$\frac{\underline{\;△\;}}{\;}$4ZnFeO4+S;电解硫酸锰时,生成二氧化锰和硫酸,阳极上失电子发生氧化反应,电极反应式为Mn2+-2e-+2H2O=MnO2+4H+
故答案为:4ZnFeO3.5+SO2$\frac{\underline{\;△\;}}{\;}$4ZnFeO4+S;Mn2+-2e-+2H2O=MnO2+4H+

点评 本题考查了从硼镁泥中提取MgSO4•7H2O的方法,涉及了配制一定物质的量浓度的溶液的仪器选择、铁离子检验方法、硫酸镁晶体的产率计算等知识,题量较大,难度中等.

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①表中的微量元素碘,柠檬味酸是食品添加剂,其pH小于 7(选填“大于”、“等于”或“小于”).
②维生素C广泛存在于蔬菜水果中,受热容易分解,因此蔬菜水果的最佳食用方式是生食;
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B.铝离子的结构示意图:
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请回答下列问题;
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(2)对于CO中毒、冠心病等危重患者都要采用吸氧治疗.普通医务室中没有氧气瓶,但一般都有消毒用的30%的H2O2溶液.同时还有可选用的试剂为:KMnO4、H2SO4、K2SO4、Mg、CuSO4、NaCl和葡萄糖.请利用上述某些试剂写出一种使H2O2中的氧完全释放出来的理想反应的离子方程式5H2O2+2MnO4-+6H+=2Mn2++5O2↑+8H2O.
(3)将过氧化氢转化为过碳酸钠晶体的目的是为了贮存运输和使用的方便,加入异丙醇的作用是降低过碳酸钠的溶解度,有利于晶体的析出.
(4)生产工艺中将反应温度控制在0~5℃的理由是低温下H2O2与2Na2CO3•3H2O2稳定,2Na2CO3•3H2O2溶解度更小.
(5)工艺流程中的稳定剂能相互反应,生成一种不溶物将过碳酸钠包住,该反应的化学方程式为MgCl2+Na2SiO3=MgSiO3↓+2NaCl.

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