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七水硫酸镁(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
更新时间: 2025-08-27 00:19:27
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问题描述:

七水硫酸镁(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)3Fe(OH)3Fe(OH)2Mn(OH)2Mg(OH)2
pH值5.23.29.710.411.2
表2 两种盐的溶解度(单位为g/100g水)

温度/℃1030405060
CaSO40.190.210.210.200.19
MgSO4•7H2O30.935.540.845.6/
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______.

沈平回答:
  向废渣M中加硫酸时SiO2不溶解,NaClO具有氧化性,能将Fe2+氧化为Fe3+,PH=5~6时Fe(OH)3、Al(OH)3生成沉淀,则沉淀B中除MnO2、SiO2外还含有Fe(OH)3、Al(OH)3,加热煮沸的主要目的是促进Al3+、Fe3+水解,由于CaSO4的溶解度随温度的变化不大,而MgSO4在温度较高时易溶于水,趁热过滤利于分离硫酸钙和硫酸镁,并防止MgSO4在温度低时结晶析出,所以过滤Ⅲ需趁热过滤,过滤得到的沉淀C为CaSO4•2H2O或CaSO4,滤液中主要含硫酸镁,然后蒸发浓度、冷却结晶、过滤得到MgSO4•7H2O,   (1)由上述分析可知,沉淀C为CaSO4•2H2O或CaSO4,故答案为:CaSO4•2H2O或CaSO4;   (2)过滤Ⅲ需趁热过滤的理由是以防MgSO4在温度低时结晶析出,故答案为:以防MgSO4在温度低时结晶析出;   (3)由上述分析可知,操作I、操作Ⅱ的名称分别为蒸发浓缩、冷却结晶,故答案为:蒸发浓缩;冷却结晶;   (4)NaClO溶液在加热条件下将溶液中的Mn2+氧化成MnO2,反应的离子方程式为Mn2++ClO-+H2O=MnO2↓+2H++Cl-,盐类的水解为吸热反应,加热有利于Al3+、Fe3+水解   以及Mn2+氧化成MnO2,而调节溶液的pH=5~6,可除去滤液Ⅰ中Al3+、Fe3+,故答案为:Al3+、Fe3+;Mn2++ClO-+H2O=MnO2↓+2H++Cl-;   (5)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,则反应后不生成气体,由原子守恒可知,生成硼砂和碳酸镁,该反应为2Mg2B2O5+Na2CO3+3CO2+10H2O=Na2B4O7•10H2O+4MgCO3,故答案为:2Mg2B2O5+Na2CO3+3CO2+10H2O=Na2B4O7•10H2O+4MgCO3.
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