Question

2．硼镁泥主要成份是MgO（占35%），还有CaO、MnO、Fe₂O₃、FeO、Al₂O₃、SiO₂等杂质．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）3	Al（OH）3	Fe（OH）2
开始沉淀pH	2.3	4.0	7.6
完全沉淀pH	4.1	5.2	9.6

根据题意回答第（1）～（5）题：
（1）在酸解过程中，欲加快酸解时的化学反应速率，请提出两种可行的措施：升温、把硼镁泥粉碎、搅拌等．
（2）加入的NaClO可与Mn²⁺反应：Mn²⁺+ClO^-+H₂O═MnO₂↓+2H⁺+Cl^-，还有一种离子也会被NaClO氧化，并发生水解，该反应的离子方程式为2Fe²⁺+ClO^-+5H₂O=2Fe（OH）₃↓+Cl^-+4H⁺．
（3）滤渣的主要成份除含有Fe（OH）₃、Al（OH）₃、MnO₂外，还有SiO₂．
（4）已知MgSO₄、CaSO₄的溶解度如表：

温度（℃）	40	50	60	70
MgSO4	30.9	33.4	35.6	36.9
CaSO4	0.210	0.207	0.201	0.193

“除钙”是将MgSO₄和CaSO₄混合溶液中的CaSO₄除去，根据上表数据，简要说明操作步骤是蒸发浓缩，趁热过滤．“操作I”是将滤液继续蒸发浓缩，冷却结晶，过滤洗涤干燥，便得到了MgSO₄•7H₂O．
（5）实验中提供的硼镁泥共100g，得到的MgSO₄•7H₂O为172.2g，计算MgSO₄•7H₂O的产率为80.0%．

Answer 1

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）溶液中含有Fe²⁺，具有还原性，可与NaClO发生氧化还原反应；
（3）二氧化硅不与稀硫酸反应，所以在滤渣中存在；
（4）根据表中温度对硫酸镁、硫酸钙的影响完成；根据分离晶体与溶液方法分析；
（5）根据硼镁泥中MgO的质量分数（占35%），结合Mg原子守恒计算出生成MgSO₄•7H₂O质量及产率．

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）溶液中含有Fe²⁺，具有还原性，可与NaClO发生氧化还原反应，并发生水解，反应的离子方程式为2Fe²⁺+ClO^-+5H₂O=2Fe（OH）₃↓+Cl^-+4H⁺，
故答案为：2Fe²⁺+ClO^-+5H₂O=2Fe（OH）₃↓+Cl^-+4H⁺；
（3）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，过滤得滤渣Fe（OH）₃、Al（OH）₃、MnO₂、SiO₂，故答案为：SiO₂；
（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；操作I”是将滤液继续蒸发浓缩，冷却结晶，再经过过滤洗涤干燥，便得到MgSO₄•7H₂O，
故答案为：趁热过滤；过滤洗涤干燥；
（5）100g硼镁泥中氧化镁的物质的量为$\frac{100g×35%}{40g/mol}$=0.875mol，根据镁原子守恒，生成MgSO₄•7H₂O的物质的量为0.875mol，质量为246g/mol×0.875mol=215.25g，MgSO₄•7H₂O的产率为$\frac{172.2g}{215.25g}$×100%=80.0%，
故答案为：80.0%．

点评 本题考查从硼镁泥中提取MgSO₄•7H₂O的方法，为高频考点，侧重考查学生分析、应用及计算能力的综合考查，题目涉及反应速率、氧化还原反应及产率计算等，注意元素化合物知识、化学实验及反应原理的综合应用，题目难度较大．