Question

5．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．
（2）加入BaCl₂的目的是除去SO₄^2-，加MgO后過濾所得濾渣的主要成分為BaSO₄和Fe（OH）₃．
（3）加入NaClO₃飽和溶液后發生反應的化學方程式為MgCl₂+2NaClO₃═Mg（ClO₃）₂+2NaCl↓，再進一步制取Mg（ClO₃）₂•6H₂O的實驗步驟依次為：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10.00mL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溶液滴定剩余的Fe²⁺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：ClO₃^-+6Fe²⁺+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）溶液里含有硫酸根離子需要除去，因此滴加過量的氯化鋇溶液，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）加入NaClO₃飽和溶液會發生如下反應：MgCl₂+NaClO₃→Mg（ClO₃）₂+NaCl↓（未配平），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步驟2中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）滴加BaCl₂溶液后，會將溶液里的雜質離子SO₄^2-沉淀，因此滴加的目的就是除雜，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反應生成了硫酸鋇沉淀，故答案為：除去SO₄^2-；BaSO₄和Fe（OH）₃；
（3）加入NaClO₃飽和溶液會發生如下反應：MgCl₂+2NaClO₃═Mg（ClO₃）₂+2NaCl↓，根據物質的溶解度大小，溶液獲得晶體的方法：MgCl₂+2NaClO₃═Mg（ClO₃）₂+2NaCl↓；蒸發濃縮，趁熱過濾，冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥，
故答案為：MgCl₂+2NaClO₃═Mg（ClO₃）₂+2NaCl↓；蒸趁熱過濾；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，離子方程式為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．