Question

七水硫酸镁（MgSO₄·7H₂O）可用于印染加重剂，制造瓷器、颜料和防火材料。在医药上用作泻剂，在徽生物工业作培养基成分等。可利用化工厂生产硼砂的废渣——硼镁泥制取七水硫酸镁（MgSO₄·7H₂O），硼镁泥的主要成分是MgCO₃，还含有其它杂质（MgO、Na₂B₄O₇、SiO₂、Fe₂O₃、CaO、Al₂O₃、MnO等）。

硼镁泥制取七水硫酸镁的工艺流程图如下：

表l：部分阳离子开好成淀和完全沉淀时溶液的pH

	Fe^3+	Fe^2+	Mn^2+	Mg^2+	Al^3+
开始沉淀的pH	1.9	7.9	8.6	9.6	3.1
完全沉淀的pH	3.2	9.0	10.l	11	5.4

据此试回答下列问题：

（1）写出生成H₃BO₃的离子方程式______________。

（2）NaClO具有强氧化性，能直接将溶液中Fe²⁺和Mn²⁺分别氧化成______（填化学式）。

（3）能否直接控制pH除去Mn²⁺______，理由__________。

（4）若检验时溶液呈红色，说明滤液B中还含有_______未除尽（填离子符号），应补加_______再煮沸趁热过滤（填化学式）。

（5）沉淀D的化学式_______________。

Answer

5H2O+B4O72-+2H+=4H3BO3 ↓ Fe(OH)3、MnO2 不能 当 Mn2+沉淀完全时，Mg2+也会以沉淀的形式从溶液中析出。 Fe2+ NaClO CaSO4

【解析】试题分析：本题以硼镁泥制取七水硫酸镁的工业流程为依托，重点考查离子方程式的书写、氧化还原反应基础知识、盐类水解在除杂中的应用、常见离子的检验等知识，考查考生对工业流程的分析能力、对试题的综合分析能力和对所学知识的应用能力。解题过程中首先要“吃透”工业流程。

解析：工业流程分析：硼镁泥在稀硫酸作用下，MgCO3、MgO、Na2B4O7、Fe2O3、CaO、Al2O3、MnO等分别反应生成对应的硫酸盐和H3BO3，SiO2不溶为固体，再次的硼镁泥与剩余的硫酸反应、NaClO氧化Mn2+生成MnO2，溶液中可能存在的少量Fe2+被氧化生成Fe3+，同时可以调节溶液的pH值到规定范围，如下图所示。

工业流程中物质转化关系如下：

过滤除去的是不溶物Fe(OH)3、Al(OH)3、MnO2、H3BO3、SiO2等，B中主要存在MgSO4及少量Na2SO4、CaSO4、NaCl，适当浓缩、趁热过滤除去溶解度较小的CaSO4，滤液蒸发浓缩、冷却结晶时，析出MgSO4·7H2O。

（1）H3BO3来源于Na2B4O7与H2SO4溶液的反应，Na2B4O7+5H2O+H2SO4=4H3BO3↓+Na2SO4，反应的离子方程式是5H2O+B4O72-+2H+=4H3BO3 ↓ ，正确答案：5H2O+B4O72-+2H+=4H3BO3 ↓。（2）NaClO能够将Fe2+氧化生成Fe3+，而Fe3+在pH为3.2的溶液中就完全沉淀，此时溶液pH5~6，所以生成Fe(OH)3沉淀，Mn2+被氧化生成MnO2。正确答案：Fe(OH)3 MnO2。（3）直接除去Mn2+需要调节溶液pH达到10.1，Mg2+在pH达到9.6时就开始沉淀，因此Mn2+完全沉淀时，Mg2+也部分沉淀而损失，所以不能直接控制pH除去Mn2+。正确答案：不能 、 当 Mn2+沉淀完全时，Mg2+也会以沉淀的形式从溶液中析出。（4）检验时加入的KSCN是为了检验Fe3+，同时加入的H2O2、硫酸说明该Fe3+来源与Fe2+，即滤液B中含有Fe2+，因此第二步需要补加NaClO将Fe2+充分氧化，防止Fe2+盐混入产物中导致产物不纯。正确答案：Fe2+、NaClO。（5）根据上述工业流程分析，沉淀D为CaSO4。正确答案：CaSO4。

点睛：用KSCN检验Fe2+时，需要先加入KSCN，溶液不变红色，再加入H2O2（或用氯水等氧化剂），此时溶液变红说明原溶液中含有Fe2+。