Question

【化学---选修2：化学与技术(15分)】MgSO₄·7H₂O在印染、造纸和医药等工业上都有广泛的应用，利用化工厂生产硼砂的废渣－一硼镁泥可制取七水硫酸镁。硼镁泥的主要成分是MgCO₃，还含有其他杂质(MgO、SiO₂、Fe₂O₃、FeO、CaO、Al₂O₃、MnO等)。

表1 部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH

沉淀物	Al(OH)3	Fe(OH)3	Fe(OH)2	Mn(OH)2	Mg(OH)2
pH值	5.2	3.2	9.7	10.4	11.2

表2 两种盐的溶解度(单位为g／100 g水)

温度/ ℃	10	30	40	50	60
CaSO4	0.19	0.21	0.21	0.20	0.19
MgSO4·7H2O	30.9	35.5	40.8	45.6	/

硼镁泥制取七水硫酸镁的工艺流程如下：

根据以上流程图并参考表格pH数据和溶解度数据，试回答下列问题：

（1）沉淀C的化学式是

（2）过滤Ⅲ需趁热过滤的理由是

（3）操作Ⅰ和操作Ⅱ的名称分别为        、      

（4）滤液I中加入硼镁泥，调节溶液的pH＝5～6，可除去滤液Ⅰ中      (填离子符号)；加入NaClO溶液加热煮沸，可将Fe^2＋氧化成Fe^3＋的同时，还会将溶液中的Mn^2＋氧化成MnO₂，写出Mn^2＋被氧化成MnO₂的离子反应方程式为             

（5）硼镁泥是硼镁矿生产硼砂(Na₂B₄O₇·10H₂O)时的废渣。将硼镁矿(Mg₂B₂O₅·H₂O)煅烧、粉碎后加水和纯碱，在加热加压下通入CO₂可得硼砂。此反应为熵减小反应，试写出反应方程式             

Answer

(15分)

（1）CaSO4·2H2O或CaSO4

（2）防止MgSO4在温度低时结晶析出

（3）蒸发浓缩 冷却结晶

（4） Fe3＋、Al3＋ Mn2＋＋ClO－＋H2O＝MnO2↓＋2H＋＋Cl－

（5）2Mg2B2O5＋Na2CO3＋3CO2＋10H2O=Na2B4O7·10H2O ＋4MgCO3

【解析】

试题分析：（1）趁热过滤时，硫酸钙的溶解度较小，而硫酸镁的溶解度较大，易于分离混合物，此时过滤得到的沉淀为CaSO4•2H2O或CaSO4 ，则沉淀C的化学式是CaSO4·2H2O或CaSO4 ；

（2）若不趁热过滤，冷却后硫酸镁的溶解度减小，会生成硫酸镁晶体，所以过滤Ⅲ需趁热过滤的理由是防止MgSO4在温度低时结晶析出；

（3）从溶液中析出晶体的方法是：将溶液蒸发浓缩、冷却结晶、过滤可得相应晶体；

（4）根据表中数据可知，在调节溶液的pH在5～6时，Fe3＋、Al3＋水解生成Fe(OH)3 、Al(OH)3 沉淀，所以滤液I中加入硼镁泥，调节溶液的pH＝5～6，可除去滤液Ⅰ中的Fe3＋、Al3＋；NaClO溶液在加热条件下将溶液中的Mn2＋氧化成MnO2 ，反应的离子方程式为Mn2＋＋ClO－＋H2O＝MnO2↓＋2H＋＋Cl－；

（5）将硼镁矿(Mg2B2O5·H2O)煅烧、粉碎后加水和纯碱，在加热加压下通入CO2可得硼砂，此反应为熵减小反应，由此可知该反应的反应物为Mg2B2O5、Na2CO3、CO2和H2O，生成物为硼砂(Na2B4O7·10H2O)和MgCO3，所以该反应的反应方程式为2Mg2B2O5＋Na2CO3＋3CO2＋10H2O=Na2B4O7·10H2O ＋4MgCO3。

考点：考查工业利用硼镁泥制取MgSO4·7H2O的工艺流程，物质的制备、除杂、检验以及沉淀的转化。