Question

某工廠生產(chǎn)硼砂過程中產(chǎn)生的固體廢料，主要含有MgCO₃、MgSiO₃、CaMg（CO₃）₂、Al₂O₃和Fe₂O₃等，回收其中鎂的工藝流程如下：

沉淀物	Fe（OH）3	Al（OH）3	Mg（OH）2
pH	3.4	5.2	12.4

部分陽離子以氫氧化物形式完全沉淀時溶液的pH見上表，請回答下列問題：
（1）“浸出”步驟中，為提高鎂的浸出率，該工業(yè)流程中采取的措施是

研磨固體廢料

，你認為還可以采取的措施有

增大硫酸濃度

、

加熱升高溫度、邊加硫酸邊攪研拌

（寫出兩條）．
（2）以MgCO₃和MgSiO₃為例，寫出“浸出”步驟發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：

MgCO₃+2H⁺=Mg²⁺+CO₂↑+H₂O

，

MgSiO₃+2H⁺=Mg²⁺+H₂SiO₃↓

（3）第一次加NaOH溶液調(diào)整pH到5.5的目的是

使Fe³⁺、Al³⁺全部轉(zhuǎn)化為氫氧化物沉淀與Mg²⁺分離

，控制pH的方法是

通過pH計控制溶液的pH

，濾渣I的主要成分有

Fe（OH）₃、Al（OH）₃

．
（4）在實驗室中從Mg（OH）₂獲得無水MgCl₂的操作如下：把Mg（OH）₂溶解在過量的

鹽酸

（填寫試劑的名稱）中；加熱濃縮，冷卻結(jié)晶，

過濾

，

洗滌

（填操作名稱）可得到MgCl₂?6H₂O；

在干燥的HCl氣流中加熱脫水

（填寫具體操作），即可得到無水的MgCl₂．
（5）Mg（ClO₃）₂在農(nóng)業(yè)上可用作脫葉劑、催熟劑，可采用復(fù)分解反應(yīng)制備：
MgCl₂+2NaClO₃═Mg（ClO₃）₂+2NaCl已知四種化合物的溶解度（S）隨溫度（T）變化曲線如圖所示：將反應(yīng)物按化學(xué)反應(yīng)方程式計量數(shù)比混合制備Mg（ClO₃）₂．簡述可制備Mg（ClO₃）₂的原因：

該反應(yīng)的生成物為Mg（ClO₂）₂和NaCl的混合溶液，NaCl的溶解度隨溫度變化不大，Mg（ClO₂）₂的溶解度隨溫度升高而升高，利用兩物質(zhì)的溶解度差異，通過加熱蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾，將Mg（ClO₂）₂與NaCl分離，制得Mg（ClO₂）₂；

．

Answer 1

分析：（1）浸出步驟硫酸同固體廢料中主要成份反應(yīng)，從化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的影響因素來分析判斷；
（2）以MgCO₃和MgSiO₃為例，“浸出”步驟發(fā)生反應(yīng)為MgCO₃和MgSiO₃和酸反應(yīng)的過程；
（3）依據(jù)圖表中陽離子沉淀完全的PH分析判斷，鎂離子不沉淀，鐵離子和鋁離子全部沉淀除去；
（4）在實驗室中從Mg（OH）₂獲得無水MgCl₂的操作，先在鹽酸中溶解，加熱濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾沉淀洗滌可得到MgCl₂?6H₂O；為防止鎂離子水解應(yīng)在氯化氫氣流中脫水得到氯化鎂固體；
（5）在某一溫度時，NaCl最先達到飽和析出；Mg（ClO₃）₂的溶解度隨溫度變化的最大；NaCl 的溶解度與其他物質(zhì)的溶解度有一定的差別．降溫前，溶液中NaCl已達飽和；降低過程中，NaCl溶解度會降低，會少量析出，溶于水的可溶性物質(zhì)一般用結(jié)晶和重結(jié)晶的方法分離；

解答：解：（1）浸出步驟硫酸同固體廢料中主要成份反應(yīng)，從化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的影響因素來看，可以通過增大接觸面積提高反應(yīng)速率，提高鎂的浸出率，可通過升高溫度提高硫酸鎂的溶解度，或通過攪拌使反應(yīng)物充分接觸反應(yīng)，或通過過濾后濾渣多次浸取以提高轉(zhuǎn)化率；故答案為：研磨固體廢料；增大硫酸濃度；加熱升高溫度、邊加硫酸邊攪研拌；
（2）以MgCO₃和MgSiO₃為例，“浸出”步驟發(fā)生的反應(yīng)為碳酸鎂和酸反應(yīng)溶解，硅酸鎂和酸反應(yīng)溶解，依據(jù)強酸制弱酸的反應(yīng)規(guī)律，反應(yīng)的離子方程式為：MgCO₃+2H⁺=Mg²⁺+CO₂↑+H₂O；MgSiO₃+2H⁺=Mg²⁺+H₂SiO₃↓；
故答案為：MgCO₃+2H⁺=Mg²⁺+CO₂↑+H₂O；MgSiO₃+2H⁺=Mg²⁺+H₂SiO₃↓；
（3）根據(jù)固體廢料的變化過程，結(jié)合Fe（OH）₃、Al（OH）₃、Mg（OH）₂完全沉淀時的pH可知，pH調(diào)節(jié)至5.5時，F(xiàn)e（OH）₃、Al（OH）₃沉淀完全，pH調(diào)到12.5時，Mg（OH）₂沉淀完全，第一次加NaOH溶液調(diào)整pH到5.5的目的是使Fe³⁺、Al³⁺全部轉(zhuǎn)化為氫氧化物沉淀與Mg²⁺分離，控制pH的方法是通過pH計控制溶液的pH，濾渣Ⅰ為Fe（OH）₃、Al（OH）₃沉淀；
故答案為：使Fe³⁺、Al³⁺全部轉(zhuǎn)化為氫氧化物沉淀與Mg²⁺分離，控制pH的方法是通過pH計控制溶液的pH，F(xiàn)e（OH）₃、
Al（OH）₃；
（4）在實驗室中從Mg（OH）₂獲得無水MgCl₂的操作，先在鹽酸中溶解，加熱濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾沉淀洗滌可得到MgCl₂?6H₂O；為防止鎂離子水解應(yīng)在氯化氫氣流中脫水得到氯化鎂固體；故答案為：鹽酸，過濾，洗滌，在干燥的HCl氣流中加熱脫水；
（5）反應(yīng)MgCl₂+2NaClO₃═Mg（ClO₃）₂+2NaCl類似于侯德榜制堿法生成NaHCO₃的原理，因為NaCl溶解度小而從溶液中析出，使反應(yīng)向生成Mg（ClO₃）₂的方向進行；在降溫的過程中，Mg（ClO₃）₂的溶解度不斷減小，從溶液中析出，相同溫度時氯化鈉的溶解度最小，因此在冷卻降溫析出Mg（ClO₃）₂過程中一定會析出氯化鈉，所以在生成Mg（ClO₃）₂的過程中NaCl也不斷生成；通過結(jié)晶、重結(jié)晶的方法提純析出晶體；
故答案為：該反應(yīng)的生成物為Mg（ClO₂）₂和NaCl的混合溶液，NaCl的溶解度隨溫度變化不大，Mg（ClO₂）₂的溶解度隨溫度升高而升高，利用兩物質(zhì)的溶解度差異，通過加熱蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾，將Mg（ClO₂）₂與NaCl分離，
制得Mg（ClO₂）₂；

點評：本題考查對常見金屬元素及其化合物主要性質(zhì)的掌握，以及對離子反應(yīng)實質(zhì)的認識；同時考查應(yīng)用基礎(chǔ)知識解決簡單化學(xué)問題的能力以及對圖表的觀察、分析能力，物質(zhì)溶解度概念的應(yīng)用，晶體析出的方法，雜質(zhì)離子的除雜原則和試劑選擇，題目難度中等．