Question

MgSO₄·7H₂O是一种重要的化工原料，某研究性学习小组设计了利用菱镁矿石(主要成分是MgCO₃，并含有MnCO₃、SiO₂)制取MgSO₄·7H₂O的实验流程如下：

(1)过滤1的滤渣主要成分是____。 

(2)氧化时发生反应的离子反应方程式为________________。 

(3)操作1要经过____、____、过滤、洗涤、干燥等步骤才可得到产品。 

(4)某MgSO₄·7H₂O产品中混有少量CaSO₄、Al₂(SO₄)₃、Fe₂(SO₄)₃，可通过下列方法测定其纯度:

Ⅰ.称取待测样品10.00 g，加水溶解配成 250 mL溶液A待用。

Ⅱ.取10 .00 mL溶液A，加入三乙醇胺溶液，加入少许氨水调节pH至7~8，再用0.02 mol·L^-1 EDTA(H₂Y^2-)与之充分反应，共用去EDTA溶液84.00 mL。

Ⅲ.取25.00 mL溶液A，加入三乙醇胺溶液，再加入0.125 mol·L^-1 NaOH溶液调节pH至12~13，用0.02 mol·L^-1 EDTA与之充分反应，共用去EDTA溶液10.00 mL。

已知:

① Mg²⁺在pH=9.1时开始沉淀，pH=12.1时沉淀完全；Ca²⁺在pH=13.1时还未沉淀。

② Mg²⁺+H₂Y^2-=MgH₂Y、Ca²⁺+H₂Y^2-=CaH₂Y。

③ 在三乙醇胺的作用下其他杂质不与EDTA反应。

计算样品中MgSO₄·7H₂O的质量分数__________(写出计算过程)。

Answer

SiO2 Mn2++ClO−+H2O═MnO2↓+Cl−+2H+ 蒸发浓缩 冷却结晶 98.4%

【解析】

菱镁矿石(主要成分是MgCO3，并含有MnCO3、SiO2)加稀硫酸浸取，过滤1得到滤液为硫酸锰、硫酸镁溶液，过滤1的滤渣为SiO2；滤液中加入NaClO溶液发生反应Mn2++ClO-+H2O═MnO2↓+Cl-+2H+，将Mn2+氧化成MnO2沉淀；过滤2所得滤液为MgSO4和氯化铵溶液，将滤液通过操作1(蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等)得MgSO4•7H2O晶体，以此解答该题。

(1)酸浸过程中，只有SiO2不与稀硫酸反应，则滤渣1为SiO2；

(2)根据制备流程可知，加入NaClO溶液将Mn2+氧化成MnO2沉淀,该反应的离子方程式为：Mn2++ClO−+H2O═MnO2↓+Cl−+2H+；

(3)操作1从硫酸镁、氯化铵溶液中得到MgSO4∙7H2O晶体，操作方法为：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等；杂质为氯化铵，通过检验洗涤液中是否含有氯离子即可判断产品是否洗涤干净，操作方法为：取最后一次洗涤液，滴加几滴硝酸酸化的硝酸银溶液，若无白色混浊，则证明已洗涤干净；

(4)由第Ⅱ步可知：10 mL溶液A消耗n(EDTA)=0.02 mol⋅L−1×0.084 L=0.00168 mol，则n(Mg2+)+n(Ca2+)=0.00168 mol，则25mL溶液A中含有Mg2+、Ca2+的总物质的量为：0.00168 mol×=4.2×10−3 mol，由第Ⅲ步可知：25 mL 溶液A中：

n(MgSO4⋅7H2O)=4.2×10−3 mol−2×10−4mol=4×10−3mol，250 mL 溶液A中n(MgSO4⋅7H2O)= 4×10−3mol×=4×10−2mol，,则样品中MgSO4⋅7H2O的质量分数为：×100%=98.4%。