Question

鹽泥是氯堿工業中的廢渣，主要含有鎂、鐵、鋁、鈣等的硅酸鹽和碳酸鹽．實驗室以鹽泥為原料制取MgSO₄?7H₂O的實驗過程如下：

已知：①Ksp[Mg（OH）₂]=6.0×10^-12．②Fe²⁺、Fe³⁺、Al³⁺從開始沉淀到沉淀完全的pH范圍依次為：7.1～9.6、2.0～3.7、3.1～4.7．③三種化合物的溶解度（S）隨溫度變化的曲線如下圖所示．

（1）在鹽泥中加入稀硫酸調pH為1～2以及第一次煮沸的目的是______
（2）若溶液中Mg²⁺的濃度為6.0mol?L^-1，則溶液pH≥______才可能產生Mg（OH）₂沉淀．
（3）第二次過濾需要趁熱進行，主要原因是______，所得濾渣的主要成分是______．
（4）從濾液Ⅱ中獲得MgSO₄?7H₂O晶體的實驗步驟依次為：①向濾液Ⅱ中加入______；②過濾，得沉淀；③______；④蒸發濃縮，降溫結晶；⑤過濾、洗滌得產品．
（5）若獲得的MgSO₄?7H₂O的質量為24.6g，則該鹽泥中鎂[以Mg（OH）₂計]的百分含量約為______（MgSO₄?7H₂O的相對分子質量為246）．

Answer 1

解：（1）根據離子完全沉淀的pH值可以知道，在鹽泥中加入稀硫酸調pH為1～2并煮沸的目的是為了提高Mg²⁺的浸取率，故答案為：為了提高Mg²⁺的浸取率；
（2）氫氧化鎂的Ksp=c（Mg²⁺）?c（OH^-）²，溶液中Mg²⁺的濃度為6.0mol?L^-1，則溶液的氫氧根濃度=mol/L=10^-6mol/L，所以氫離子濃度為10^-8mol/L，pH為8，故答案為：8；
（3）溫度較高時鈣鹽與鎂鹽分離得更徹底，或者根據三種化合物的溶解度（S）隨溫度變化的曲線，可以知道高溫下CaSO₄?2H₂O溶解度小，所得到的濾渣主要成分是：Al（OH）₃、Fe（OH）₃、CaSO₄?2H₂O，
故答案為：溫度較高時鈣鹽與鎂鹽分離得更徹底（或高溫下CaSO₄?2H₂O溶解度小等合理答案均可）；Al（OH）₃、Fe（OH）₃、CaSO₄?2H₂O；
（4）鎂離子可以和氫氧化鈉發生反應生成氫氧化鎂沉淀，過濾，得到純凈的沉淀，再加入硫酸，蒸發結晶可以獲得硫酸鎂晶體，故答案為：NaOH溶液；向沉淀中加足量稀硫酸；
（5）解：設該鹽泥中含Mg（OH）₂的質量為X，MgSO₄?7H₂O質量為24.6克，物質的量是0.1mol．
由關系式MgSO₄?7H₂O-Mg（OH）₂
　　 1mol 58克
　 0.1mol x
　　 x=5.8克
故該鹽泥中含Mg（OH）₂的百分含量為×100%=20%，故答案為：20.0%．
分析：（1）根據離子完全沉淀的pH值來確定在鹽泥中加入稀硫酸調pH為1～2并煮沸的目的；
（2）根據氫氧化鎂的Ksp=c（Mg²⁺）?c（OH^-）²來計算；
（3）根據三種化合物的溶解度（S）隨溫度變化的曲線來回答；
（4）鎂離子可以和氫氧化鈉發生反應生成氫氧化鎂沉淀，過濾，得到純凈的沉淀，再加入硫酸，蒸發結晶可以獲得硫酸鎂晶體；
（5）根據鎂元素守恒結合關系式：MgSO₄?7H₂O-Mg（OH）₂進行計算．
點評：本題是一道物質的分離和提純知識的綜合實驗題，考查學生分析和解決問題的能力，綜合性強，難度較大．