陕西师范大学：光电功能材料《无机化学实验》课程教学资源（PPT讲稿）9从硼镁泥制取七水硫酸镁

1香询1）镁资源和硼资源的主要类型和来源。2）实验中涉及金属离子生成氢氧化物沉淀的pH？3）以氢氧化物形式除去的技术离子有那些？2.按照硼镁泥的成分计算，让硼镁泥中能与酸反应的物质进入溶液所需要的6mol·L-1H,SO4的用量是多少？3. 能否直接控制溶液的pH除去Fe2+和Mn2+杂质？计算控制pH=6，残留在溶液中的Fe3+和A+的浓度各为多少？其中4.1Ksp(Fe(OH)3)=2.64 X 10-39, Ksp(AI(OH)3)=1.1X 10-33.5.本实验为什么可以用硼镁泥调节溶液pH？有什么优点？6．加入氧化剂NaCIO引入的杂质Na+是如何除去的？写出Fe3+离子的检验反应的反应方程式和实验现象。7.本实验采用的氧化剂NaCIO会对实验体系引入杂质，而H,O,是一种大家公认的绿色氧化剂，能否将其应用于本实验体系，为什么？8.绘制CaSO的溶解度随温度的变化曲线，解释为什么除去CaSO要热抽滤?9.举说明七水硫酸的用途10.本实验最终产品抽滤时可否用水洗涤产品？本实验理论产量是多少？

1. 查询1）镁资源和硼资源的主要类型和来源。2）实验中涉及金属离子生成氢 氧化物沉淀的pH？3）以氢氧化物形式除去的技术离子有那些？ 2. 按照硼镁泥的成分计算，让硼镁泥中能与酸反应的物质进入溶液所需要的6 mol·L−1 H2SO4的用量是多少？ 3. 能否直接控制溶液的pH除去Fe2+ 和Mn2+杂质？ 4. 计算控制pH＝6，残留在溶液中的Fe3+和Al3+的浓度各为多少？其中 Ksp(Fe(OH)3 )=2.64×10－39 , Ksp(Al(OH)3 )=1.1×10－33。 5. 本实验为什么可以用硼镁泥调节溶液pH？有什么优点？ 6. 加入氧化剂NaClO引入的杂质Na+是如何除去的？写出Fe3+离子的检验反应 的反应方程式和实验现象。 7. 本实验采用的氧化剂NaClO会对实验体系引入杂质，而H2O2是一种大家公认 的绿色氧化剂，能否将其应用于本实验体系，为什么？ 8. 绘制CaSO4的溶解度随温度的变化曲线，解释为什么除去CaSO4要趁热抽滤 ？ 9. 举例说明七水硫酸镁的用途。 10. 本实验最终产品抽滤时可否用水洗涤产品？本实验理论产量是多少？

从硼镁泥制取七水硫酸镁一、实验目的1.了解硼镁泥综合利用的意义2．掌握从硼镁泥制取七水硫酸镁的原理和方法3.练习抽滤、蒸发、浓缩和结晶等操作方法

一、实验目的 1．了解硼镁泥综合利用的意义 2．掌握从硼镁泥制取七水硫酸镁的原理和方法 3．练习抽滤、蒸发、浓缩和结晶等操作方法 从硼镁泥制取七水硫酸镁

二、实验原理硼镁泥是硼砂生产的副产品：2MgO·B,O3 + Na,CO,+ CO2 = Na,B,O, + 2MgCO3(MgCO3·Mg(OH)2)(硼镁矿）(硼砂)[硼镁泥（废渣)成分SiO2CaoMgoB,03Al,03MnOCO2Fe203质量1~31~21~21~225~3818~2515~206~15分数%镁资源和硼资源的主要类型和来源举例说明七水硫酸镁的用途

二、实验原理 硼镁泥是硼砂生产的副产品： 2MgO•B2O3 + Na2CO3 + CO2 = Na2B4O7 + 2MgCO3 (MgCO3 •Mg(OH)2 ) (硼镁矿) (硼砂) [硼镁泥(废渣)] 镁资源和硼资源的主要类型和来源。 举例说明七水硫酸镁的用途 成分 MgO SiO2 Fe2O3 CaO B2O3 Al2O3 MnO CO2 质量分数％ 25~38 18~25 6~15 1~3 1~2 1~2 1~2 15~20

（1）酸浸，pH约等于1MgCO3+H,SO4=MgSO4+CO,+H,O4MgCO3Mg(0H)2 + 5H,S04 = 5MgSO4 + 4CO, +7H,0Na,B,O,+H,SO4 + 5H,O= 4H,BO3 + Na,SO4铁、锰、铝等氧化物转化为硫酸盐按照硼镁泥的成分计算，让硼镁泥中能与酸反应的物质进入溶液所需要的6mol·L-1H，SO的用量是多少？

（1）酸浸，pH约等于1 MgCO3 + H2SO4 = MgSO4 + CO2 + H2O 4MgCO3 •Mg(OH)2 + 5H2SO4 = 5MgSO4 + 4CO2 + 7H2O Na2B4O7 + H2SO4 + 5H2O = 4H3BO3 + Na2SO4 铁、锰、铝等氧化物转化为硫酸盐 按照硼镁泥的成分计算，让硼镁泥中能与酸反应的物 质进入溶液所需要的6 mol·L−1 H2SO4的用量是多少？

（2）氧化和水解：除Fe、Mn、AI金属离子沉淀的pH：Fe3+: 2.2~3.2, A3+: 3.7~4.7, Mn2+: 8.6~10.1 Fe2+: 7.5~9.0, Mg2+: 9.6~112Fe2++ CIO0- + 5H,0 = 2Fe(OH),↓+ 4H+ + CI-2Mn2++CIO-+H,O=MnO,↓+2H++CI-Fe3+ + 3H,0 = Fe(OH)3 ↓ + 3H+AI3+ + 3H,0 = AI(OH)3 ↓ + 3H+2）实验中涉及金属离子生成氢氧化物沉淀的pH？3）以氢氧化物形式除去的离子有那些？能否直接控制溶液的pH除去Fe2+和Mn2+杂质？计算控制pH=6，残留在溶液中的Fe3+和AI3+的浓度各为多少？其中 Ks,(Fe(OH),)=2.64 X 10-39, K.n(AI(OH),)=1.1 X× 10-33

2Fe2+ ＋ ClO－ ＋ 5H2O ＝ 2Fe(OH)3 ↓＋ 4H＋ ＋ Cl－ 2Mn2+ ＋ ClO－ ＋ H2O ＝ MnO2 ↓＋ 2H＋ ＋ Cl－ Fe3+ ＋ 3H2O ＝ Fe(OH)3 ↓ ＋ 3H+ Al3+ ＋ 3H2O ＝ Al(OH)3 ↓ ＋ 3H+ （2）氧化和水解：除Fe、Mn、Al 2）实验中涉及金属离子生成氢氧化物沉淀的pH？3）以氢氧化 物形式除去的离子有那些？ 金属离子沉淀的pH： Fe3+：2.2～3.2 , Al3+：3.7～4.7, Mn2+：8.6～10.1 Fe2+：7.5～ 9.0, Mg2+：9.6～11 能否直接控制溶液的pH除去Fe2+ 和Mn2+杂质？ 计算控制pH＝6，残留在溶液中的Fe3+和Al3+的浓度各为多少？ 其中 Ksp(Fe(OH)3 )=2.64×10－39 , Ksp(Al(OH)3 )=1.1×10－33

(3) 除Ca2+:适当浓缩绘制CaSO.的溶解度随温度的变化曲线，解释为什么除去CaSO要趁热抽滤？0.210.200.19M0.180.170.16020406080100c

(3) 除Ca2+： 适当浓缩 绘制CaSO4的溶解度随温度的变化曲线，解释为什么除去CaSO4 要趁热抽滤？

三、实验步骤沉淀：H3B03Si02及其它不溶性杂质8g硼镁泥滴加浓硫酸煮沸10min抽滤+100g水△搅拌pH~1滤液：Mg2+A13+Fe3+Fe2+Mn2+Ca2+沉淀：A1(OH)3Fe(OH)3Mn02硼镁泥抽滤NaC1Q热水淋洗pH5~6煮沸滤液检验本实验为什么可以用硼镁泥调节溶液pH？有什么优点？12.加入氧化剂NaCIO引入的杂质Na+是如何除去的？写出Fe3+离子的检验反应的反应方程式和实验现象。3.本实验采用的氧化剂NaCIO会对实验体系引入杂质，而H，O，是一种大家公认的绿色氧化剂，能否将其应用于本实验体系，为什么？

8g硼镁泥 ＋100g水 滴加浓硫酸 Δ 搅拌 抽滤 滤液：Mg 2+ Al 3+ Fe 3+ Fe 2+ Mn 2+ Ca 2+ 沉淀：H3BO3 SiO2及其它不溶性杂质 煮沸10min pH≈1 三、实验步骤 1. 本实验为什么可以用硼镁泥调节溶液pH？有什么优点？ 2. 加入氧化剂NaClO引入的杂质Na+是如何除去的？写出Fe3+离子的检 验反应的反应方程式和实验现象。 3. 本实验采用的氧化剂NaClO会对实验体系引入杂质，而H2O2是一种 大家公认的绿色氧化剂，能否将其应用于本实验体系，为什么？

沉淀：Fe(OH)3沉淀：CaS04l滤液：Mg2Ca2+Na+适当蒸发浓缩热抽滤滤液转入蒸发血中滤液：Mg2+Na+蒸发浓缩本实验最终产品冷却结晶固体：MgS04:7H20抽滤抽滤时可否用水洗涤产品？本实滤液：Na2S04验理论产量是多少？产率计算：MgOMgS047H,0→?(8+x) X 25%

沉淀: Fe(OH)3 滤液：Mg 2+ Ca 2+ Na +适当蒸发浓缩 趁热抽滤 沉淀: CaSO4 滤液：Mg 2+ Na + 滤液转入蒸发皿中 蒸发浓缩 固体：MgSO4 . 冷却结晶 7H2O 抽滤 滤液：Na2SO4 产率计算： MgO → MgSO4 •7H2O (8+x)×25% ？ 本实验最终产品 抽滤时可否用水 洗涤产品？本实 验理论产量是多 少？

我国是世界上镁资源最为丰富的国家之一，总储量占世界的22.5%，居世界第一。镁资源主要来源于菱镁矿、含镁白云岩、盐湖区镁盐以及海水等。我国已探明菱镁矿储量34亿吨，居世界之首：含镁白云石资源储量达40亿吨以上：我国4大盐湖区蕴藏着丰富的镁盐资源，其中，柴达木盆地内大小不等的33个卤水湖、半干滴盐湖和干滴盐湖镁盐资源储量60.03亿吨。菱镁矿(MgCO,)、白云岩是以白云石[CaMg(CO3)2]、盐湖镁盐主要分布于西藏自治区的北部和青海省柴达木盆地柴达木盆地内的镁盐储量占全国已查明镁盐总量的99%，居全国第一位。镁盐与钾盐等密切共生，有氯化镁、硫酸镁两种类型。目前，氯化镁、硫酸镁累计查明资源储量60.03亿吨，其中基础储量31.37亿吨

我国是世界上镁资源最为丰富的国家之一，总储量占世界的22.5%，居世界 第一。镁资源主要来源于菱镁矿、含镁白云岩、盐湖区镁盐以及海水等。我 国已探明菱镁矿储量34亿吨，居世界之首；含镁白云石资源储量达40亿吨以 上；我国4大盐湖区蕴藏着丰富的镁盐资源，其中，柴达木盆地内大小不等 的33个卤水湖、半干涸盐湖和干涸盐湖镁盐资源储量60.03亿吨。 菱镁矿(MgCO3 )、白云岩是以白云石[CaMg(CO3 )2 ]、 盐湖镁盐主要分布于西藏自治区的北部和青海省柴达木盆地， 柴达木盆地内的镁盐储量占全国已查明镁盐总量的99%，居全 国第一位。镁盐与钾盐等密切共生，有氯化镁、硫酸镁两种类 型。目前，氯化镁、硫酸镁累计查明资源储量60.03亿吨，其中 基础储量31.37亿吨

我国的硼资源种类：主要有硼镁铁矿，储量约占我国硼资源总量的58%：其次为硼镁矿，约占源总量的20%；其它还有天然硼砂矿、钠硼解石矿、水方硼矿等。我国应用较多的是硼镁矿。主要用来生产硼砂、硼酸，约占资源利用量的95%

我国的硼资源种类： 主要有硼镁铁矿，储量约占我国硼资源总量的58％；其次为硼 镁矿，约占源总量的20％；其它还有天然硼砂矿、钠硼解石矿、 水方硼矿等。 我国应用较多的是硼镁矿。 主要用来生产硼砂、硼酸，约占资 源利用量的95％