Question

硫酸镁晶体(MgSO₄·7H₂O)是一种重要的化工原料。以菱镁矿(主要成分是MgCO₃含少量FeCO₃和不溶性杂质)为原料制取硫酸镁晶体的流程如图：

说明：Fe²⁺的氢氧化物呈絮状，不易从溶液中除去。

(1)在“浸取”步骤中，为提高浸出率，可采取的措施有__________ (任写二种)，请写出稀硫酸“浸取”菱镁矿时最主要的离子方程式__________。

(2)“过滤”步骤中使用的玻璃仪器有烧杯、______、_______。

(3)加入H₂O₂溶液的目的是__________(用离子方程式表示)。

(4)已知：部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见表：

阳离子	Mg^2+	Fe^2+	Fe^3+
开始沉淀	9.1	7.6	1.9
完全沉淀	11.1	9.7	3.2

“沉淀”步骤中，用氨水调节溶液pH的范围是________，目的是_______，写出“沉淀”步骤的主要离子方程式_________。

(5)“过滤”所得滤液中存在大量的阳离子有______________。

Answer

菱镁矿石进行粉碎，适当升高温度或搅拌 MgCO3+2H+=Mg2++CO2↑+H2O 漏斗 玻璃棒 H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O 3.2～9.1 将硫酸铁全部转化成沉淀 Fe3++3NH3·H2O=Fe(OH)3↓+3NH4+ Mg2+和NH4+

【解析】

由化学工艺流程可知，菱镁矿加稀硫酸浸取，MgCO3、FeCO3溶于稀硫酸生成Mg2+和Fe2+，加入H2O2溶液将Fe2+氧化为Fe3+，然后加氨水调节溶液pH，将Fe3+转化为氢氧化铁沉淀除去，将滤液经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到MgSO4•7H2O晶体，以此解答该题。

(1)提高浸出率，可采取将菱镁矿石进行粉碎，可增大接触面积，加快反应速率，适当升高温度或者搅拌等提高浸取率；根据强酸制弱酸原理，MgCO3溶于稀硫酸生成硫酸镁、水和二氧化碳，离子方程式是MgCO3+2H+=Mg2++CO2↑+H2O；答案为菱镁矿石进行粉碎，适当升高温度或搅拌，MgCO3+2H+=Mg2++CO2↑+H2O。

(2)在过滤操作中使用的玻璃仪器有：烧杯、漏斗和玻璃棒；答案为漏斗，玻璃棒。

(3)加入H2O2溶液的目的是将Fe2+氧化为Fe3+，反应的离子方程式为H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O；答案为H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O。

(4)用氨水调节溶液pH，使Fe3+完全沉淀除去，不能影响Mg2+，由题给数据可知，pH=3.2时Fe3+沉淀完全，pH=9.1时Mg2+开始沉淀，则用氨水调节溶液pH的范围是3.2～9.1，将硫酸铁全部转化成沉淀，离子方程式为Fe3++3NH3·H2O=Fe(OH)3↓+3NH4+；答案为3.2～9.1，将硫酸铁全部转化成沉淀，Fe3++3NH3·H2O=Fe(OH)3↓+3NH4+。

(5)因“沉淀”步骤中使用氨水，使Fe3+沉淀除去，而Mg2+没有沉淀，则过滤所得滤液中存在大量的阳离子有Mg2+和NH4+；答案为：Mg2+和NH4+。