Question

4．氯酸鎂[Mg（ClO₃）₂]常用作催熟劑、除草劑等，實驗室用鹵塊（主要成分為MgCl₂•6H₂O，含有MgSO₄、FeCl₂等雜質）制備少量Mg（ClO₃）₂•6H₂O的流程如圖1：

已知：幾種化合物的溶解度（S）隨溫度（T）變化曲線如圖2所示．
（1）過濾時需要的主要玻璃儀器有漏斗、玻璃棒、燒杯．
（2）加入BaCl₂的目的是除去雜質離子，檢驗已沉淀完全的方法是：靜置，取上層清液加入BaCl₂，若無白色沉淀，則SO₄^2-沉淀完全．加MgO后過濾所得濾渣的主要成分BaSO₄和Fe（OH）₃．
（3）加入NaClO₃飽和溶液發生反應為：MgCl₂+2NaClO₃═Mg（ClO₃）₂+2NaCl↓，再進一步制取Mg（ClO₃）₂•6H₂O的實驗步驟依次為：①蒸發濃縮；②趁熱過濾；③冷卻結晶；④過濾、洗滌、干燥．
（4）產品中Mg（ClO₃）₂•6H₂O含量的測定：（Mg（ClO₃）₂•6H₂O的摩爾質量為299g/mol）
步驟1：準確稱量3.50g產品配成100mL溶液．
步驟2：取10.00mL溶液于錐形瓶中，加入10.00mL稀硫酸和20.00mL 1.000mol•L^-1的FeSO₄溶液，微熱．
步驟3：冷卻至室溫，用0.100mol•L^-1 K₂Cr₂O₇標準溶液滴定未被氧化的Fe²⁺至終點．
步驟4：將步驟2、3重復兩次，平均消耗K₂Cr₂O₇標準溶液15.00mL
①步驟2中發生反應的離子方程式為：ClO₃^-+6Fe²⁺+6H⁺=6Fe³⁺+Cl^-+3H₂O．
②步驟3中發生反應的離子方程式為：Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺=6Fe³⁺+2Cr³⁺+7H₂O．
③若配制K₂Cr₂O₇標準溶液時未洗滌燒杯，則產品中Mg（ClO₃）₂•6H₂O的含量會偏低（填“偏高”、“偏低”或“不變”）．
④產品中Mg（ClO₃）₂•6H₂O的質量分數．78.3%．

Answer 1

分析 鹵塊的成分有MgCl₂•6H₂O、MgSO₄、FeCl₂，加入雙氧水之后，亞鐵離子可以被氧化為三價鐵離子，再向混合物中加入氯化鋇溶液，可以將硫酸根離子轉化為硫酸鋇沉淀，加入氧化鎂，調節pH=4，可以促進鐵離子的水解，將鐵離子轉化為氫氧化鐵而除去，過濾，得到的濾液是氯化鎂，可以根據溶解度受溫度的影響情況來獲得要制取的物質，
（1）過濾實驗用到的儀器：漏斗、玻璃棒、燒杯、濾紙、鐵架臺等；
（2）根據鋇離子可以和硫酸根離子之間反應生成白色不溶于硝酸的白色沉淀來檢驗已沉淀完全；根據加氧化鎂后溶液的pH為4，可以沉淀的離子來判斷濾渣的主要成分；
（3）根據物質的溶解度大小，溶液獲得晶體的方法：蒸發濃縮，趁熱過濾，冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥；
（4）①氯酸根離子具有氧化性，可以將亞鐵離子氧化為正三價；
②Cr₂O₇^2-能將Fe²⁺氧化成Fe³⁺，根據電子得失守恒可寫離子方程式；
③若配制K₂Cr₂O₇標準溶液時未洗滌燒杯，則所配得的標準液濃度偏小，用去的標準液體積偏大，計算得的與K₂Cr₂O₇標準溶液反應的Fe²⁺的物質的量偏大，所以與Mg（ClO₃）₂反應的Fe²⁺的物質的量偏�。�
④根據化學反應ClO₃^-+6Fe²⁺+6H⁺=6Fe³⁺+Cl^-+3H₂O以及Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O，可以得出：ClO₃^-～6Fe²⁺，Cr₂O₇^2-～6Fe²⁺，根據各個質物之間的關系式可計算百分含量．

解答 解：鹵塊的成分有MgCl₂•6H₂O、MgSO₄、FeCl₂，加入雙氧水之后，亞鐵離子可以被氧化為三價鐵離子，再向混合物中加入氯化鋇溶液，可以將硫酸根離子轉化為硫酸鋇沉淀，加入氧化鎂，調節pH=4，可以促進鐵離子的水解，將鐵離子轉化為氫氧化鐵而除去，過濾，得到的濾液是氯化鎂，可以根據溶解度受溫度的影響情況來獲得要制取的物質，
（1）過濾實驗用到的儀器：漏斗、玻璃棒、燒杯、濾紙、鐵架臺等，其中玻璃儀器有：漏斗、玻璃棒、燒杯，
故答案為：漏斗、玻璃棒、燒杯；
（2）檢驗硫酸根離子是否除凈的方法：靜置，取上層清液加入BaCl₂，若無白色沉淀，則SO₄^2-沉淀完全，加入氧化鎂，調節溶液的pH為4，此時鐵離子形成了沉淀氫氧化鐵，鋇離子已經和硫酸根離子只堿反應生成了硫酸鋇沉淀，
故答案為：靜置，取上層清液加入BaCl₂，若無白色沉淀，則SO₄^2-沉淀完全；BaSO₄和Fe（OH）₃；
（3）根據物質的溶解度大小，溶液獲得晶體的方法：蒸發濃縮，趁熱過濾，冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥，
故答案為：蒸發濃縮；冷卻結晶；
（4）①氯酸根離子具有氧化性，可以將亞鐵離子氧化為正三價，化學方程式為：ClO₃^-+6Fe²⁺+6H⁺=6Fe³⁺+Cl^-+3H₂O，
故答案為：ClO₃^-+6Fe²⁺+6H⁺=6Fe³⁺+Cl^-+3H₂O；
②Cr₂O₇^2-能將Fe²⁺氧化成Fe³⁺，反應的離子方程式為Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺=6Fe³⁺+2Cr³⁺+7H₂O，
故答案為：Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺=6Fe³⁺+2Cr³⁺+7H₂O；
③若配制K₂Cr₂O₇標準溶液時未洗滌燒杯，則所配得的標準液濃度偏小，用去的標準液體積偏大，計算得的與K₂Cr₂O₇標準溶液反應的Fe²⁺的物質的量偏大，所以與Mg（ClO₃）₂反應的Fe²⁺的物質的量偏小，所以會導致計算出的產品中Mg（ClO₃）₂•6H₂O的含量會偏低，
故答案為：偏低；
④根據化學方程式：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溶液滴定至終點過程可以得出剩余的亞鐵離子的物質的量為：0.100mol•L^-1×0.015L×6=0.009mol，和氯酸根離子反應的亞鐵離子的物質的量為：20×10^-3L×1.000mol•L^-1-0.009mol=0.011mol，
氯酸根離子的物質的量為：$\frac{1}{6}$×0.011mol，產品中Mg（ClO₃）₂•6H₂O的質量分數：（$\frac{1}{2}$×0.011×299g/mol）×10×$\frac{1}{3.5}$×100%=78.3%．
故答案為：78.3%．

點評 本題考查對常見金屬元素及其化合物主要性質的掌握，以及對離子反應實質的認識；同時考查應用基礎知識解決簡單化學問題的能力以及對圖表的觀察、分析能力，物質溶解度概念的應用，晶體析出的方法，雜質離子的除雜原則和試劑選擇，題目難度中等．