Question

16．盐泥是氯碱工业中的废渣，主要成分是镁的硅酸盐和碳酸盐（含少量铁、铝、钙的盐）．实验室以盐泥为原料制取MgSO₄•7H₂O的实验过程如下：

已知：①室温下K_sp[Mg（OH）₂]=6.0×10^-12．②在溶液中，Fe²⁺、Fe³⁺、Al³⁺从开始沉淀到沉淀完全的pH范围依次为7.1～9.6、2.0～3.7、3.1～4.7．③三种化合物的溶解度（S）随温度变化的曲线如图所示．

（1）在盐泥中加入稀硫酸调pH为1～2以及煮沸的目的是为了提高Mg²⁺的浸取率．
（2）若室温下的溶液中Mg²⁺的浓度为6.0mol•L^-1，则溶液pH≥8才可能产生Mg（OH）₂沉淀．
（3）由滤液Ⅰ到滤液Ⅱ需先加入NaClO调溶液pH约为5，再趁热过滤，则趁热过滤的目的是温度较高时钙盐与镁盐分离得更彻底（或高温下CaSO₄•2H₂O溶解度小等合理答案均可），滤渣的主要成分是Al（OH）₃、Fe（OH）₃、CaSO₄•2H₂O．
（4）从滤液Ⅱ中获得MgSO₄•7H₂O晶体的实验步骤依次为①向滤液Ⅱ中加入NaOH溶液；②过滤，得沉淀；③向沉淀中加足量稀硫酸；④蒸发浓缩，降温结晶；⑤过滤、洗涤得产品．
（5）若获得的MgSO₄•7H₂O的质量为24.6g，则该盐泥中镁[以Mg（OH）₂计]的百分含量约为20.0%（MgSO₄•7H₂O的相对分子质量为246）．

Answer 1

分析 （1）根据离子完全沉淀的pH值来确定在盐泥中加入稀硫酸调pH为1～2并煮沸的目的；
（2）根据氢氧化镁的Ksp=c（Mg²⁺）•c（OH^-）²来计算；
（3）根据三种化合物的溶解度（S）随温度变化的曲线来回答；
（4）镁离子可以和氢氧化钠发生反应生成氢氧化镁沉淀，过滤，得到纯净的沉淀，再加入硫酸，蒸发结晶可以获得硫酸镁晶体；
（5）根据镁元素守恒结合关系式：MgSO₄•7H₂O-Mg（OH）₂进行计算．

解答 解：（1）根据离子完全沉淀的pH值可以知道，在盐泥中加入稀硫酸调pH为1～2并煮沸的目的是为了提高Mg²⁺的浸取率，
故答案为：为了提高Mg²⁺的浸取率；
（2）氢氧化镁的Ksp=c（Mg²⁺）•c（OH^-）²，溶液中Mg²⁺的浓度为6.0mol•L^-1，则溶液的氢氧根浓度=$\sqrt{\frac{6.0×1{0}^{-12}}{6.0}}$mol/L=10^-6mol/L，所以氢离子浓度为10^-8mol/L，pH为8，故答案为：8；
（3）温度较高时钙盐与镁盐分离得更彻底，或者根据三种化合物的溶解度（S）随温度变化的曲线，可以知道高温下CaSO₄•2H₂O溶解度小，所得到的滤渣主要成分是：Al（OH）₃、Fe（OH）₃、CaSO₄•2H₂O，
故答案为：温度较高时钙盐与镁盐分离得更彻底（或高温下CaSO₄•2H₂O溶解度小等合理答案均可）；Al（OH）₃、Fe（OH）₃、CaSO₄•2H₂O；
（4）镁离子可以和氢氧化钠发生反应生成氢氧化镁沉淀，过滤，得到纯净的沉淀，再加入硫酸，蒸发结晶可以获得硫酸镁晶体，
故答案为：NaOH溶液；向沉淀中加足量稀硫酸；
（5）解：设该盐泥中含Mg（OH）₂的质量为X，MgSO₄•7H₂O质量为24.6克，物质的量是0.1mol．
由关系式MgSO₄•7H₂O-Mg（OH）₂
　　       1mol     58克
　         0.1mol    x            解得：x=5.8克
故该盐泥中含Mg（OH）₂的百分含量为：$\frac{5.8}{29}$×100%=20%，
故答案为：20.0%．

点评 本题是一道物质的分离和提纯知识的综合实验题，考查学生分析和解决问题的能力，综合性强，题目难度中等．