Question

【題目】實驗室以一種工業廢渣（主要成分為MgCO3、MgSO4，含有少量Fe、Al的氧化物）為原料制備MgCO3·3H2O。實驗過程如下:

（1）為加快酸溶速率,可采取的辦法有______,寫出酸溶時廢渣中主要成分發生反應的化學方程式為_________________。

（2）加入H2O2氧化時發生發應的離子方程式為_________________。

（3）用萃取分液的方法除去溶液中的Fe3+。

①檢驗溶液中是否含有Fe3+的最佳試劑是_________________。

②為使Fe3+ 盡可能多地從水相轉移至有機相,采取的操作:向水溶液中加入一定量的萃取劑，_______、靜置、分液,并重復多次。

③萃取時,向混合溶液（含Fe2+、Al3+、Mg2+）中加入適量鹽酸,使Fe2+ 與Cl-生成[FeCl4]-,再用足量的乙醚(Et2O)進行萃取,乙醚與H+結合,生成了離子Et2O·H+,由于[FeCl4]-與Et2O·H+離子容易形成締合物Et2O·H+·[FeCl4]-。該締合物中,Cl-和Et2O分別取代了Fe2+和H+的配位水分子,并且中和了電荷,具有疏水性,能夠溶于乙醚中。因此,就從水相轉移到有機相中。該萃取劑不能萃取Al3+、Mg2+的原因是_________。

（4）已知:Ksp[Al(OH)3]=1.0×10-33,Ksp[(Mg(OH)2)=1.0×10-12.pH=8.5時Mg(OH)2開始沉淀。室溫下,除去MgSO4溶液中的Al3+（使其濃度小于1×10-6mol·L-1）,需加入氨水調節溶液pH的范圍為____________。

（5）向濾液中加入Na2CO3溶液生成MgCO3 沉淀并用蒸餾水洗滌,檢驗沉淀是否洗凈的操作是________________。

（6）干燥時需低溫干燥，溫度較高時發生副反應,寫出MgCO3·3H2O在323K溫度時發生轉化的化學方程式________________。

Answer 1

【答案】 適當升高溫度、攪拌、提高硫酸濃度(答案合理即給分) MgCO3+H2SO4=MgSO4+H2O+CO2↑ H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O KSCN溶液 充分振蕩 A13+、Mg2+與Cl-結合(生成配離子)的能力很弱 5.0-8.5 取少量最后一次的洗滌過濾液于試管中，向其中滴加鹽酸酸化的氯化鋇溶液，若不產生白色沉定，則表明已選滌完全。 5MgCO3·3H2OMg5(OH)2(CO3)4·4H2O+CO2↑+10H2O

【解析】(1) 適當升高溫度、用工具攪拌、提高硫酸濃度等都可以加快酸溶速率；酸溶時廢渣中的MgCO3、少量Fe、Al的氧化物都能被酸溶解，其中主要的反應的化學方程式為MgCO3+H2SO4=MgSO4+H2O+CO2↑，故答案為：MgCO3+H2SO4=MgSO4+H2O+CO2↑；

(2)加入H2O2溶液與二價鐵離子發生氧化還原反應，反應的離子方程式為：2Fe2++2H++H2O2=2Fe3++2H2O，故答案為：2Fe2++2H++H2O2=2Fe3++2H2O；

(3)①檢驗溶液中是否含有Fe3+的最佳方法是加入KSCN溶液，若溶液變成紅色，說明含有Fe3+，故答案為：KSCN溶液；

②萃取時，為使溶質盡可能被萃取，應充分振蕩，以充分接觸而分離，故答案為：充分振蕩；

③根據題意，Fe2+與Cl-生成[FeCl4]-，再用足量的乙醚(Et2O)進行萃取，乙醚與H+結合，生成了離子Et2O·H+，由于[FeCl4]-與Et2O·H+離子容易形成締合物Et2O·H+·[FeCl4]-，能夠溶于乙醚中。因此，就從水相轉移到有機相中。而A13+、Mg2+與Cl-結合(生成配離子)的能力很弱，Al3+、Mg2+仍然留在水相中，故答案為：A13+、Mg2+與Cl-結合(生成配離子)的能力很弱；

(4)pH=8.5時Mn(OH)2開始沉淀．室溫下，除去MnSO4溶液中的Fe3+、Al3+，氫氧化鋁完全變成沉淀時的pH：Ksp[Al(OH)3]=1×10-33=c(Al3+)×c3(OH-)，c(Al3+)=1×10-6molL-1，解得：c(OH-)=1×10-9molL-1，c(H+)=1×10-5molL-1pH=5，同理Fe(OH)3完全變成沉淀時，pH約為3.5，故pH范圍是：5.0＜pH＜8.5，故答案為：5.0＜pH＜8.5；

(5)向濾液中加入Na2CO3溶液生成MgCO3沉淀并用蒸餾水洗滌，檢驗沉淀是否洗凈只需要具有洗滌液中是否存在SO42-即可，具體方法為取少量最后一次的洗滌過濾液于試管中，向其中滴加鹽酸酸化的氯化鋇溶液，若不產生白色沉定，則表明已選滌完全，故答案為：取少量最后一次的洗滌過濾液于試管中，向其中滴加鹽酸酸化的氯化鋇溶液，若不產生白色沉定，則表明已選滌完全；

(6)MgCO33H2O在323K溫度時轉化成Mg5(OH)2(CO3)44H2O，反應的化學方程式為5MgCO33H2OMg5(OH)2(CO3)44H2O+CO2↑+10H2O，故答案為：5MgCO33H2OMg5(OH)2(CO3)44H2O+CO2↑+10H2O。