Question

19．下圖是以某硼鎂礦（2MgO•B₂O₃•H₂O、SiO₂及少量FeS）為原料生產(chǎn)硼酸已經(jīng)回收MgSO₄的流程

已知：Fe³⁺、Fe²⁺和Mg²⁺以氫氧化物形式完全沉淀時(shí)，溶液的PH分別為3.2、9.7和12.4．
（1）由于礦粉中含CaCO₃，“浸取”時(shí)容易產(chǎn)生大量泡沫使物料從反應(yīng)器溢出，因此，實(shí)際操作中我們應(yīng)該注意的是分批加入H₂SO₄．加入硫酸浸取時(shí)，產(chǎn)生氣體M中含有一種有毒的物質(zhì)，它的化學(xué)式是H₂S，它可以用NaOH溶液吸收處理．
（2）實(shí)驗(yàn)室中，步驟②用到的玻璃儀器有漏斗、玻璃棒、燒杯
（3）“浸出液”顯酸性，含H₃BO₃、MgSO₄，還含有Fe³⁺、Fe²⁺ 等雜質(zhì)．“除雜”時(shí)向浸出液中先加入適量H₂O₂再加入MgO，除去雜質(zhì)離子Fe³⁺、Fe²⁺．H2O2的作用是H₂O₂+2H⁺+2Fe²⁺=2Fe³⁺+2H₂O（用離子方程式表示）
（4）“浸取”后．步驟①采用“熱過濾”操作，這說明隨著溫度的升高，H₃B0₃的溶解度升高（填寫“升高”、“不變”、“降低”）．
（5）現(xiàn)利用2 t 硼鎂泥（含MgO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%）生產(chǎn)七水硫酸鎂，生產(chǎn)過程的產(chǎn)率為 80%．則能生產(chǎn)出七水硫酸鎂產(chǎn)品2.46t．

Answer 1

分析 以某硼鎂礦（2MgO•B₂O₃•H₂O、SiO₂及少量FeS）為原料生產(chǎn)硼酸以及回收MgSO₄的流程中，硼鎂礦（2MgO•B₂O₃•H₂O、SiO₂及少量FeS）中加入硫酸浸取，生成有毒氣體為H₂S，趁熱過濾，濾出SiO₂ ，得到“浸出液”顯酸性，含H₃BO₃、MgSO₄，還含有Fe³⁺、Fe²⁺ 等雜質(zhì)．“除雜”時(shí)向浸出液中先加入適量H₂O₂氧化亞鐵離子為鐵離子，再加入MgO或MgCO₃調(diào)節(jié)溶液PH沉淀鐵離子，過濾降溫結(jié)晶得到硼酸晶體，母液中提取氯化鎂；
（1）CaCO₃與硫酸反應(yīng)生成二氧化碳、硫酸鈣和水，“浸取”時(shí)容易產(chǎn)生大量泡沫使物料從反應(yīng)器溢出，需要分批次加入硫酸，其中FeS和硫酸反應(yīng)生成有毒氣體H₂S，溶于水是酸，可以用氫氧化鈉溶液吸收；
（2）步驟②是分離溶液和固體，實(shí)驗(yàn)操作是過濾，依據(jù)過濾裝置和步驟選擇玻璃儀器；
（3）加適量H₂O₂把Fe²⁺氧化為Fe³⁺，加MgO調(diào)節(jié)PH，使Fe³⁺轉(zhuǎn)化為沉淀；
（4）H₃BO₃的溶解度隨溫度的升高而增大；
（5）依據(jù)鎂元素守恒和反應(yīng)過程中的利用率列式計(jì)算，用硼鎂泥中MgO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（占40%），計(jì)算出生成MgSO₄•7H₂O質(zhì)量．

解答 解：（1）CaCO₃與硫酸反應(yīng)生成二氧化碳、硫酸鈣和水，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：CaCO₃ （粉末）+H₂SO₄=CaSO₄+H₂O+CO₂↑，“浸取”時(shí)容易產(chǎn)生大量泡沫使物料從反應(yīng)器溢出，為避免服用劇烈，實(shí)際操作中應(yīng)該注意的是分批次加入硫酸溶液，減緩反應(yīng)進(jìn)行程度，其中FeS和硫酸反應(yīng)生成有毒氣體H₂S，溶于水是酸，可以用氫氧化鈉溶液吸收；
故答案為：分批加入硫酸；H₂S；NaOH；
（2）步驟②是分離溶液和固體，實(shí)驗(yàn)基本操作是過濾，依據(jù)過濾裝置和步驟選擇玻璃儀器主要有：漏斗、玻璃棒、燒杯，故答案為：漏斗、玻璃棒、燒杯；
（3）加適量H₂O₂把Fe²⁺氧化為Fe³⁺，所以H₂O₂的作用是：H₂O₂+2H⁺+2Fe²⁺=2Fe³⁺+2H₂O，加MgO調(diào)節(jié)PH，使Fe³⁺轉(zhuǎn)化為沉淀而除去，
故答案為：MgO；H₂O₂+2H⁺+2Fe²⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
（4）“浸取”后．步驟①采用“熱過濾”操作，這說明隨著溫度的升高，H₃B0₃的溶解度隨溫度的升高而增大，所以要采用“熱過濾”，以防溫度下降時(shí)H₃BO₃從溶液中析出，故答案為：升高；
（5）現(xiàn)利用2 t 硼鎂泥（含MgO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%）生產(chǎn)七水硫酸鎂，生產(chǎn)過程的產(chǎn)率為 80%．2t硼鎂泥中氧化鎂的物質(zhì)的量為：$\frac{2t×1{0}^{6}g×25%}{40g/mol}$=1.25×10⁴mol，根據(jù)鎂原子守恒，生成MgSO₄•7H₂O的物質(zhì)的量為1.25×10⁴mol，質(zhì)量為246g/mol×1.25×10⁴mol=3.075×10⁶g，若生產(chǎn)過程的產(chǎn)率為80%，則能生產(chǎn)出MgSO₄•7H₂O的質(zhì)量為：3.075×10⁶g×80%=2.46×10⁶g=2.46t，
故答案為：2.46t．

點(diǎn)評 本題考查了物質(zhì)的分離提純，涉及化學(xué)方程式的書寫，除雜方法和試劑的選擇，以及圖象的分析等，題目難度中等，注意對圖象的分析和對題干信息的分析．