Question

15．氯酸鎂[Mg（ClO₃）₂]常用作催熟劑、除草劑等，實驗室制備少量Mg（ClO₃）₂•6H₂O的流程如圖1：

已知：①鹵塊主要成分為MgCl₂•6H₂O，含有MgSO₄、FeCl₂等雜質．
②四種化合物的溶解度（S）隨溫度（T）變化曲線如圖2所示．
（1）過濾所需要的主要玻璃儀器有漏斗、玻璃棒、燒杯，加MgO后過濾所得濾渣的主要成分為BaSO₄和Fe（OH）₃
（2）加入BaCl₂的目的是除去SO₄^2-，如何檢驗SO₄^2-已沉淀完全？取過濾后濾液少許于試管中，滴加適量BaCl₂溶液，若不再出現渾濁則SO₄^2-已沉淀完全
（3）加入NaClO₃飽和溶液發生反應方程式為：MgCl₂+2NaClO₃═Mg（ClO₃）₂+2NaCl↓
再進一步制取Mg（ClO₃）₂•6H₂O的實驗步驟依次：①蒸發結晶；②趁熱過濾；③冷卻結晶；④過濾、洗滌．
（4）產品中Mg（ClO₃）₂•6H₂O含量的測定：
步驟1：準確稱量3.50g產品配成100mL溶液．
步驟2：取10mL于錐形瓶中，加入10mL稀硫酸和20mL 1.000mol•L^-1的FeSO₄
溶液，微熱．
步驟3：冷卻至室溫，過量的FeSO₄用0.100mol•L^-1 K₂Cr₂O₇溶液滴定至終點，此過程中反應的離子方程式為：Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O．
步驟4：將步驟2、3重復兩次，平均消耗K₂Cr₂O₇溶液15.00mL．
①寫出步驟2中發生反應的離子方程式：6Fe²⁺+ClO₃⁺+6H⁺═6Fe³⁺+Cl^-+3H₂O
②產品中Mg（ClO₃）₂•6H₂O的質量分數為78.3%．

Answer 1

分析 鹵塊的成分有MgCl₂•6H₂O、MgSO₄、FeCl₂，加入高錳酸鉀之后，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，濾渣有BaSO₄和Fe（OH）₃，根據溶解度曲線可知，混合溶液中NaCl溶解度最小，再加入NaClO₃飽和溶液得到NaCl沉淀與Mg（ClO₃）₂溶液，經過蒸發濃縮、趁熱過濾、冷卻結晶、洗滌、干燥得到Mg（ClO₃）₂•6H₂O；
（1）過濾實驗用到的儀器：漏斗、玻璃棒、燒杯、濾紙、鐵架臺等；加入MgO的作用是調節溶液的pH，使雜質Fe³⁺形成沉淀完全除去，前一步溶液中還生成硫酸鋇沉淀；
（2）硫酸根離子用鹽酸酸化的氯化鋇檢驗；
（3）向濾液中加入NaClO₃飽和溶液后，發生反應MgCl₂+2NaClO₃=Mg（ClO₃）₂+2NaCl，然后利用NaCl、Mg（ClO₃）₂的溶解度與溫度的關系，將溶液蒸發濃縮、趁熱過濾、冷卻結晶、洗滌，得到Mg（ClO₃）₂•6H₂O；
（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；
②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，加入高錳酸鉀之后，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，濾渣有BaSO₄和Fe（OH）₃，根據溶解度曲線可知，混合溶液中NaCl溶解度最小，再加入NaClO₃飽和溶液得到NaCl沉淀與Mg（ClO₃）₂溶液，經過蒸發濃縮、趁熱過濾、冷卻結晶、洗滌、干燥得到Mg（ClO₃）₂•6H₂O；
（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；
加入MgO的作用是調節溶液的pH=4，可以促進鐵離子的水解，使雜質Fe³⁺形成沉淀完全除去，所以加MgO后過濾所得濾渣的主要成分的化學式為Fe（OH）₃，前一步中還生成硫酸鋇沉淀，所以濾渣成分為BaSO₄和Fe（OH）₃；
故答案為：漏斗、玻璃棒、燒杯；BaSO₄和Fe（OH）₃；
（2）硫酸根離子用鹽酸酸化的氯化鋇溶液檢驗，其檢驗方法為取過濾后濾液少許于試管中，滴加適量BaCl₂溶液，若不再出現渾濁則SO₄^2-已沉淀完全，
故答案為：取過濾后濾液少許于試管中，滴加適量BaCl₂溶液，若不再出現渾濁則SO₄^2-已沉淀完全；
（3）向濾液中加入NaClO₃飽和溶液后，發生反應：MgCl₂+2NaClO₃=Mg（ClO₃）₂+2NaCl↓，然后利用NaCl、Mg（ClO₃）₂的溶解度與溫度的關系將溶液蒸發濃縮、趁熱過濾、冷卻結晶、洗滌，就得到Mg（ClO₃）₂•6H₂O，
故答案為：MgCl₂+2NaClO₃=Mg（ClO₃）₂+2NaCl↓；趁熱過濾；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；
②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 本題考查物質制備，為高頻考點，側重考查學生閱讀、獲取信息、利用信息解答問題、綜合知識靈活運用、計算能力，明確流程圖中發生的反應、各物質成分及其性質是解本題關鍵，涉及方程式的計算、儀器選取、實驗操作、氧化還原反應等知識點，注意正確確定（4）題各個物理量之間的關系式，題目難度中等．