Question

以碳酸镁(含少量FeCO₃)为原料制取硫酸镁晶体，并测定Mg²⁺含量：将原料完全溶于一定量的稀硫酸中，加足量的H₂O₂后用氨水调节溶液的pH，静置后过滤，除去滤渣，将滤液结晶得硫酸镁晶体．

（1）30.00mL 5.00mol•L^-1的稀硫酸至少能溶解原料的质量为_____________。

（2）加入H₂O₂时反应的离子方程式为_____________。

（3）已知：Ksp[Fe(OH)₃]=1.0×10^-39，Ksp[Mg(OH)₂]=1.0×10^-12，室温下，若溶液中c(Mg²⁺)=0.01mol•L^-1，欲使溶液中的c(Fe³⁺)≤1×10^-6mol•L^-1，需调节溶液pH范围为_____________。

（4）常采用下列方法测定结晶硫酸镁中Mg²⁺的含量：

已知：①在pH为9～10时，Mg²⁺、Zn²⁺均能与EDTA(H₂Y^2-)形成配合物

②在pH为5～6时，Zn²⁺除了与EDTA反应，还能将Mg²⁺与EDTA形成的配合物中的Mg²⁺“置换”出来：Zn²⁺+MgH₂Y=ZnH₂Y+Mg²⁺

步骤1：准确称取得到的硫酸镁晶体1.50g加入过量的EDTA，配成100mL pH在9～10之间溶液A；

步骤2：准确移取25.00mL溶液A于锥形瓶中，用0.10mol•L^-1Zn²⁺标准溶液滴定，滴定到终点，消耗Zn²⁺标准溶液的体积为20.00mL；

步骤3：准确移取25.00mL溶液A于另一只锥形瓶中，调节pH在5～6；用0.10mol•L^-1Zn²⁺标准溶液滴定，滴定至终点，消耗Zn²⁺标准溶液的体积为30.00mL。

计算该结晶硫酸镁中Mg²⁺的质量分数(请给出计算过程)

Answer

（1）12.60g；（2）2Fe2+ +H2O2+2H+＝ 2Fe3+ +2H2O；（3）3～9；（4）25mL溶液A中：n(EDTA)＝n(Zn2+)＝0.10×20.00×10－3＝2.00×10－3mol 则100mL溶液A中剩余EDTA的量：n(EDTA)＝2.00×10－3×100/25＝8.00×10－3mol 25mL溶液A中EDTA的量：n(EDTA)总＝n(Zn2+)＝0.10×30.00×10－3＝3.00×10－ 3mol 则100mL溶液A中EDTA总量：n(EDTA)总＝3.00×10－3×4＝0.0120mol 所以1.5g中n(Mg2+)＝0.012mol —8.00×10－3 mol＝0.004mol 该结晶硫酸镁中Mg2+的质量分数0.004mol×24g/mol÷1.5g＝6.4%

【解析】

试题分析：（1）30.00mL 5.00mol•L-1的稀硫酸的物质的量为0.15mol，根据硫酸与碳酸镁反应的方程式可知碳酸镁的物质的量也为0.15mol，所以碳酸镁的质量为0.15mol×84g/mol=12.60g，故答案为：12.60g；

（2）加入H2O2的目的是将溶液中的亚铁离子氧化成铁离子再调节pH值，将铁元素除去，反应的离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O，故答案为：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；

（3）根据Ksp[Mg(OH)2]可知镁离子开始出现沉淀时溶液中氢氧根离子的浓度为mol•L-1=1×10-5 mol•L-1，此时溶液的pH值为9，根据Ksp[Fe(OH)3]可知铁离子沉淀完全时溶液中氢氧根离子的浓度为mol•L-1=1×10-11mol•L-1，此时溶液的pH值为3，所以需调节溶液pH范围为3～9，故答案为：3～9；

（4）Mg2+、Zn2+与EDTA均按1：1反应，在25mL溶液A中：n(EDTA)=n(Zn2+)=0.10×20.00×10-3=2.00×10-3mol，

则100mL溶液A中剩余EDTA的量：n(EDTA)=2.00×10-3×100/25=8.00×10-3mol，

25mL溶液A中EDTA的量：n(EDTA)总=n(Zn2+)=0.10×30.00×10-3=3.00×10-3mol，

则100mL溶液A中EDTA总量：n(EDTA)总=3.00×10-3×4=0.0120mol，

所以与1.5g样品中镁离子反应的EDTA的物质的量为0.012mol-8.00×10-3 mol=0.004mol，所以样品中n(Mg2+)=0.004mol，其质量为0.004mol×24g/mol=0.096g，

则该结晶硫酸镁中Mg2+的质量分数为=6.4%，故答案为：6.4%。

考点：考查了物质的制备、分离提纯实验方案的设计的相关知识。