Question

（12分）硼镁泥是一种工业废料，主要成份是MgO（占40%），还有CaO、MnO、Fe₂O₃、FeO、Al₂O₃、SiO₂等杂质，以此为原料制取的硫酸镁，可用于印染、造纸、医药等工业。从硼镁泥中提取MgSO₄·7H₂O的流程如下：

已知：某些氢氧化物沉淀的pH如下表所示：

氢氧化物	开始沉淀时的pH	完全沉淀时的pH
Mg（OH）2	9.3	10.8
Fe（OH）2	7.6	9.6
Fe（OH）3	2.7	3.7
Al（OH）3	3.7	4.7

根据题意回答第（1）～（6）题：

（1）在酸解过程中，欲加快酸解时的化学反应速率，请提出两种可行的措施：______、_____。

（2）加入的NaClO可与Mn²⁺反应：Mn²⁺ + ClO^－ + H₂O ＝ MnO₂↓ + 2H⁺ + Cl^－，还有一种离子也会被NaClO氧化，并发生水解，该反应的离子方程式为          。

（3）滤渣的主要成份除含有Fe（OH）₃、Al（OH）₃ 、MnO₂外，还有         。

（4）已知MgSO₄、CaSO₄的溶解度如下表：

温度（℃）	40	50	60	70
MgSO4	30.9	33.4	35.6	36.9
CaSO4	0.210	0.207	0.201	0.193

“除钙”是将MgSO₄和CaSO₄混合溶液中的CaSO₄除去，根据上表数据，简要说明操作步骤是蒸发浓缩，        。“操作I”是将滤液继续蒸发浓缩，冷却结晶，         ，便得到了MgSO₄·7H₂O。

（5）实验中提供的硼镁泥共100 g，得到的MgSO₄·7H₂O为172.2 g，计算MgSO₄·7H₂O的产率为       （保留两位有效数字）。

（6）金属镁可用于自然水体中铁件的电化学防腐，完成下图防腐示意图，并作相应标注。

Answer

（12分，每小题2分）

（1）适当升温、把硼镁泥粉碎、或搅拌、或适当增加硫酸浓度（2分，每空1分，任选其中2种措施都得2分。但答“用玻璃棒搅拌”得0分 ）

（2）2Fe2+ + ClO－+ 5H2O ＝ 2Fe（OH）3 ↓ + Cl－ + 4H+【2分，离子反应的反应物和产物都正确但未配平得1分，漏写或错写反应物和产物的化学式得0分，写化学方程式得0分。答“① 2Fe2+ + ClO－+ 2H+＝ 2Fe3+ + Cl－ + H2O（1分）和② Fe3++3H2O Fe（OH）3 +3H+ （1分）”给2分，若只答①、②其中之一得1分。】

（3）SiO2 （2分）

（4）趁热过滤（1分） 过滤洗涤（1分，答“过滤或过滤洗涤干燥”都得1分）

（5）70%或0.70（2分，答“0.7”得1分）

（6）（2分，“没有标注或标注不完全”得1分，若电解池装置标注错误得0分）

或

【解析】

试题分析：（1）结合影响反应速率的因素，所以要想加快酸溶解速率可以从外因浓度、温度、接触面积等考虑；

（2）加入氧化剂NaClO，Mn2+、Fe2+均能够被其氧化，发生氧化还原反应，根据所给的产物形式，根据氧化还原反应缺项配平法，先把发生化合价变化的离子和物质写出，然后再根据电子得失守恒配平，再用电荷守恒和原子守恒配平所缺物质。离子方程式为： 2Fe2+ + ClO- + 2H+ == 2Fe3+ + Cl- + H2O

氧化产物Fe3+继续水【解析】
Fe3++3H2O Fe（OH）3 +3H+

（3）由于该硼镁泥的成分有MgO、CaO、MnO、Fe2O3、FeO、Al2O3、SiO2等物质，所以酸溶后生成的阳离子有Mg2+、Ca2+、Mn2+、Fe3+、Fe2+、Al3+ ，不溶的有SiO2，加入氧化物NaClO后Fe2+被氧化为Fe3+，Mn2+ 被氧化为MnO2 ，所以调节pH至5—6，阳离子发生沉淀，生成的沉淀有Fe（OH）3、Al（OH）3，所以滤渣的所有成分为Fe（OH）3、Al（OH）3、MnO2、SiO2 。

（4）由温度对硫酸镁、硫酸钙的溶解度影响可看出，温度越高，硫酸钙溶解度越小，可以采用蒸发浓缩，趁热过滤方法除去硫酸钙；操作I”是将滤液继续蒸发浓缩，冷却结晶，再经过过滤洗涤，便得到了MgSO4•7H2O；

（5）100g硼镁泥中氧化镁的物质的量为：100g×40%÷40g/mol=1mol，根据镁原子守恒，生成MgSO4•7H2O的物质的量为1mol，质量为246g/mol×1mol=246g，产率为：172.2g/246g×100%=70%

（6）利用电化学防腐有二种方法，一种是牺牲阳极的阴极保护法，也就是用相对活泼的金属作负极，铁作正极；另一种方法是外接电源的保护法，也就是将铁连接电源的负极，作为电解池的阴极；即：或

考点：混合物的分离与提纯及金属的防腐