Question

12．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）加速鹵塊在KMnO₄溶液中溶解的措施有：將鹵塊粉碎或加熱等（寫出一點即可）．
（2）加入MgO的作用是調節溶液的pH，使Fe³⁺沉淀完全；過濾后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
Mg（ClO₃）₂•6H₂O晶體的實驗步驟依次為：①加熱蒸發；②趁熱過濾；③冷卻結晶；④過濾洗滌．
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試液于錐形瓶中，加入10.00mL稀硫酸和20.00mL 1.000mol/L的FeSO₄溶液，微熱．
步驟3：冷卻至室溫，用0.100mol/L 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
（4）①寫出步驟2中發生反應的離子方程式：ClO₃^-+6Fe²⁺+6H⁺→6Fe³⁺+Cl^-+3H₂O；
②步驟3中若滴定前不用標準液潤洗滴定管，將會導致最終結果偏小（填“偏大”、“偏小”或“不變”）；
（5）若平均消耗K₂Cr₂O₇溶液15.00mL，則產品中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）溫度、固體顆粒大小、物質的濃度等會影響反應速率；
（2）金屬氧化物MgO能與酸反應產生鹽和水，所以加入MgO的作用是調節溶液的pH，使雜質Fe³⁺形成沉淀完全除去．根據示意圖可知濾渣的主要成分為BaSO₄和Fe（OH）₃；
（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，將溶液蒸發濃縮結晶、趁熱過濾、冷卻結晶，最后過濾、洗滌，得到Mg（ClO₃）₂•6H₂O；
（4）①步驟2中，酸性條件下，ClO₃^-將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，自身被還原為Cl^-，同時生成H₂O，配平書寫離子方程式；
②步驟3中若滴定前不用標準液潤洗滴定管，會稀釋K₂Cr₂O₇溶液，使消耗K₂Cr₂O₇溶液體積偏大，應用亞鐵離子物質的量一定，故測定ClO₃^-的物質的量偏小；
（5）計算與K₂Cr₂O₇反應的Fe²⁺離子，再計算與ClO₃^-反應的Fe²⁺離子，根據方程式計算ClO₃^-的物質的量，可得Mg（ClO₃）₂•6H₂O的物質的量，進而計算質量分數．

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）影響化學反應速率的因素有：升高溫度、將固體粉碎成細小的顆粒、增加物質的濃度等，因此加速鹵塊在KMnO₄溶液中溶解的措施有：將鹵塊粉碎或加熱等，
故答案為：將鹵塊粉碎或加熱等；
（2）金屬氧化物MgO能與酸反應產生鹽和水．所以加入MgO的作用是調節溶液的pH，使雜質Fe³⁺形成沉淀完全除去．根據示意圖可知濾渣的主要成分為BaSO₄和Fe（OH）₃，
故答案為：調節溶液的pH，使Fe³⁺沉淀完全；BaSO₄和Fe（OH）₃；
（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結晶、趁熱過濾、冷卻結晶，最后過濾、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步驟2中發生反應的離子方程式：ClO₃^-+5Fe²⁺+6H⁺=6Fe³⁺+Cl^-+3H₂O，
故答案為：ClO₃^-+5Fe²⁺+6H⁺=6Fe³⁺+Cl^-+3H₂O；
②步驟3中若滴定前不用標準液潤洗滴定管，會稀釋K₂Cr₂O₇溶液，使消耗K₂Cr₂O₇溶液體積偏大，應用亞鐵離子物質的量一定，故測定ClO₃^-的物質的量偏小，則導致最終結果偏小，故答案為：偏小；
（5）Fe²⁺離子物質的量為0.02L×1.00mol/L=0.02mol，K₂Cr₂O₇的物質的量為0.015L×0.100mol/L=0.0015mol，故與K₂Cr₂O₇反應的Fe²⁺離子為0.0015mol×6=0.009mol，則與ClO₃^-反應的Fe²⁺離子為0.02mol-0.009mol=0.011mol，則ClO₃^-是物質的量為0.011mol×$\frac{1}{6}$，故Mg（ClO₃）₂•6H₂O的質量分數為：
[（0.011mol×$\frac{1}{6}$×$\frac{1}{2}$×$\frac{100mL}{10mL}$×299g/mol）÷3.5g]×100%=78.3%，
故答案為：78.3%．

點評 本題考查實驗制備方案，涉及對操作的分析評價、物質的分離提純、離子方程式書寫、物質含量測定、氧化還原反應滴定等，是對學生綜合能力的考查，難度中等．