Question

选考【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／100g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Fe²⁺氧化成Fe³⁺的同时，还会将溶液中的Mn²⁺氧化成MnO₂，写出Mn²⁺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分）

（2）以防MgSO4在温度低时结晶析出（2分）

（3）蒸发浓缩 冷却结晶（各2分，共4分）

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

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

【解析】

试题分析：（1）根据化学流程和溶解性表中的数据，CaSO4在较高温度时溶解度较小，所以趁热过滤Ⅲ所得的沉淀C为：CaSO4·2H2O或CaSO4。

（2）温度较高时MgSO4的溶解度比较大，随着温度降低，MgSO4的溶解度逐渐减小，所以过滤Ⅲ需趁热过滤，以防MgSO4在温度低时结晶析出。

（3）由MgSO4溶液制取MgSO4•7H2O，应依次进行蒸发浓缩、冷却结晶、过滤等操作。

（4）滤液I中含有Fe3+、Fe2+、Al3+、Mg2+，根据阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH数据，调节溶液的pH＝5～6，Fe3＋转化为Fe(OH)3沉淀，Al3＋转化为Al(OH)3沉淀，所以可除去滤液Ⅰ中Fe3＋、Al3＋；根据题目所给信息，ClO‾在H2O存在的条件下，把Mn2+氧化为MnO2，同时生成H+、Cl‾，配平可得离子方程式：Mn2+＋ClO－＋H2O＝MnO2↓＋2H＋＋Cl－。

（5）根据题目所给信息和元素守恒，该反应的反应物有Mg2B2O5、Na2CO3、CO2、H2O，生成物有Na2B4O7·10H2O和MgCO3，配平可得化学方程式：2Mg2B2O5+Na2CO3+3CO2+10H2O=Na2B4O7·10H2O +4MgCO3。

考点：本题考查化学流程的分析、基本操作、方程式的书写。