Question

【題目】硫酸鎂晶體(MgSO4·7H2O)是一種重要的化工原料，可用作制革、炸藥、造紙、瓷器等。以菱鎂礦(主要成分是碳酸鎂，含少量FeCO3和不溶性雜質(zhì))為原料制取硫酸鎂晶體的流程如下：

已知：部分陽(yáng)離子以氫氧化物形式沉淀時(shí)溶液的pH見(jiàn)下表：

陽(yáng)離子	Mg2＋	Fe2＋	Fe3＋
開(kāi)始沉淀	9.1	7.6	1.9
完全沉淀	11.1	9.7	3.2

(1) “氧化”步驟中，加入H2O2溶液的目的是________(用離子方程式表示)。“沉淀”步驟中，用氨水調(diào)節(jié)pH的范圍是________。

(2) “過(guò)濾”所得濾液中含有的陽(yáng)離子為Mg2＋、________。

(3) “結(jié)晶”步驟中需蒸發(fā)濃縮濾液，使用的實(shí)驗(yàn)儀器有鐵架臺(tái)(含鐵圈)、酒精燈、玻璃棒、____________________�！�

(4) 測(cè)定硫酸鎂晶體樣品中MgSO4·7H2O的含量常采用下列實(shí)驗(yàn)方法：

Ⅰ. 稱取待測(cè)硫酸鎂晶體樣品1.500 g加入過(guò)量的EDTA，配成100 mL pH在9～10之間的溶液A。

Ⅱ. 移取25.00 mL溶液A于錐形瓶中，用0.1000 mol·L－1 Zn2＋標(biāo)準(zhǔn)溶液與過(guò)量的EDTA反應(yīng)，消耗Zn2＋標(biāo)準(zhǔn)溶液20.00 mL。

Ⅲ. 另移取25.00 mL溶液A于另一只錐形瓶中，調(diào)節(jié)pH為5～6，用0.100 0 mol·L－1 Zn2＋標(biāo)準(zhǔn)溶液與之充分反應(yīng)，消耗Zn2＋標(biāo)準(zhǔn)溶液35.00 mL。

已知：①pH為9～10時(shí)，Mg2＋、Zn2＋均能與EDTA(H2Y2－)反應(yīng)：Mg2＋＋H2Y2－===MgH2Y　　Zn2＋＋H2Y2－===ZnH2Y

②pH為5～6時(shí)，Zn2＋除與EDTA反應(yīng)，還能與MgH2Y反應(yīng)：Zn2＋＋MgH2Y===ZnH2Y＋Mg2＋

③樣品中雜質(zhì)不參與反應(yīng)。

計(jì)算硫酸鎂晶體樣品中MgSO4·7H2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)________。(寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程)。

Answer 1

【答案】 2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O 3.2≤pH<9.1 NH 蒸發(fā)皿 n(過(guò)量EDTA)＝n(Zn2＋)＝0.100 0 mol·L－1×0.020 00 L＝0.002 mol n(Mg2＋)＝n(Zn2＋)－n(過(guò)量EDTA)＝0.100 0 mol·L－1×0.035 00 L－0.002 mol＝0.001 5 mol w(MgSO4·7H2O)＝＝98.4%

【解析】菱鎂礦溶解于稀硫酸得到硫酸鎂和硫酸亞鐵的混合溶液，過(guò)濾除去不溶物，濾液中滴加雙氧水氧化溶液中的Fe2+得到Fe3+，滴加氨水調(diào)節(jié)溶液pH，得到Fe(OH)3沉淀，過(guò)濾后將濾液蒸發(fā)濃縮濾液并冷卻結(jié)晶，得到硫酸鎂晶體；

(1) 加入H2O2溶液的目的是氧化溶液中的Fe2+，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O；“沉淀”步驟中，用氨水調(diào)節(jié)pH的目的是使Fe3+完全沉淀，而Mg2+不沉淀，則pH的范圍是3.2≤pH<9.1；

(2) 因滴加氨水后再“過(guò)濾”，所得濾液中含有的陽(yáng)離子除Mg2＋外還有NH ；

(3) “結(jié)晶”操作中溶液在蒸發(fā)皿中加熱，同時(shí)需要使用玻璃棒攪拌液體，則除鐵架臺(tái)(含鐵圈)、酒精燈、玻璃棒外還需要蒸發(fā)皿；

(4)n(過(guò)量EDTA)＝n(Zn2＋)＝0.100 0 mol·L－1×0.020 00 L＝0.002 mol n(Mg2＋)＝n(Zn2＋)－n(過(guò)量EDTA)＝0.100 0 mol·L－1×0.035 00 L－0.002 mol＝0.001 5 mol w(MgSO4·7H2O)＝＝98.4%。