Question

1．石棉尾礦主要含有 Mg₃（Si₂O₅）（OH）₄ 和少量的 Fe₂O₃、Al₂O₃．以石棉尾礦為鎂源制備碳酸鎂晶須（MgCO₃•nH₂O）的工藝如圖1：

已知“焙燒”過(guò)程中的主反應(yīng)為：
Mg₃（Si₂O₅）（OH）₄+5（NH₄）₂SO₄$\frac{\underline{\;焙燒\;}}{\;}$3MgSO₄+10NH₃↑+2SiO₂+7H₂O↑+2SO₃↑．
（1）寫(xiě)出焙燒產(chǎn)物 NH₃ 的電子式．
（2）為提高水浸速率，可采取的措施為將焙燒渣粉碎或加熱或攪拌（任寫(xiě)一條）．“浸渣”的主要成分為SiO₂．
（3）“除鐵、鋁”時(shí)，需將 pH 調(diào)至 8.0 左右，適宜作調(diào)節(jié)劑的是bc（填字母代號(hào)）．
a．NaOHb．Mg（OH）₂c．NH₃•H₂O
（4）“沉鎂”過(guò)程中反應(yīng)的離子方程式為Mg²⁺+2HCO₃^-+（n-1）H₂O=MgCO₃•nH₂O↓+CO₂↑．“沉鎂”時(shí)若溫度超過(guò) 60℃，將產(chǎn)生較多的堿式碳酸鎂雜質(zhì)，原因是升溫促進(jìn)鎂離子水解．
（5）流程中可以循環(huán)利用的物質(zhì)是（NH₄）₂SO₄（填化學(xué)式）．
（6）某小組同學(xué)稱(chēng)取 13.8g MgCO₃•nH₂O 進(jìn)行熱重分析，并繪制剩余固體質(zhì)量隨溫度變化的曲線如圖所示，則 n=3．

Answer 1

分析 以石棉尾礦（主要含有Mg₃ （ Si₂O₅） （ OH ）₄和少量的Fe₂O₃、Al₂O₃）為原料制備碳酸鎂晶體（MgCO₃•nH₂O）的工藝流程：加入硫酸銨焙燒得到MgSO₄、SiO₂、Fe₂O₃、Al₂O₃，水浸，形成Mg²⁺、Fe³⁺、Al³⁺的溶液，SiO₂不溶于水形成浸渣，加入NH₃•H₂O將pH調(diào)至8.0左右，將Fe³⁺、Al³⁺以氫氧化物的形式過(guò)濾除去，向含有鎂離子的濾液中加入碳酸氫銨發(fā)生反應(yīng)：Mg²⁺+2HCO₃^-+（n-1）H₂O=MgCO₃•nH₂O↓+CO₂↑，洗滌晶體可得，據(jù)此分析解答，
（1）氨氣為共價(jià)化合物，氮原子和氫原子形成三個(gè)共價(jià)鍵；
（2）SiO₂不溶于水形成浸渣；
（3）“除鐵、鋁”時(shí)，需將pH調(diào)至8.0左右，選擇不引入新雜質(zhì)的試劑；
（4）“沉鎂”過(guò)程中反應(yīng)生成碳酸鎂晶體和二氧化碳；
（5）過(guò)程中參與反應(yīng)，最后又生成的物質(zhì)可以循環(huán)使用；“沉鎂”時(shí)若溫度超過(guò) 60℃，將產(chǎn)生較多的堿式碳酸鎂雜質(zhì)是沒(méi)離子水解的原因；
（6）根據(jù)精確測(cè)定n的值，稱(chēng)取13.8gMgCO₃•nH₂O進(jìn)行熱重分析，圖2所示的熱重曲線示意圖，MgCO₂•nH₂O受熱分解生成MgO、CO₂、H₂O，最終剩余的固體為MgO4.0g，n（Mg）=$\frac{4.0g}{40g/mol}$=0.1mol，
則n（MgCO₃）=n（Mg）=0.1mol，
m（MgCO₃）=8.4g，
m（H₂O）=13.8g-8.4g=5.4g，
n（H₂O）=$\frac{5.4g}{18g/mol}$=0.3mol，
1：n=n（MgCO₃）：n（H₂O）計(jì)算得到．

解答 解：以石棉尾礦（主要含有Mg₃ （ Si₂O₅） （ OH ）₄和少量的Fe₂O₃、Al₂O₃）為原料制備碳酸鎂晶體（MgCO₃•nH₂O）的工藝流程：加入硫酸銨焙燒得到MgSO₄、SiO₂、Fe₂O₃、Al₂O₃，水浸，形成Mg²⁺、Fe³⁺、Al³⁺的溶液，SiO₂不溶于水形成浸渣，加入NH₃•H₂O將pH調(diào)至8.0左右，將Fe³⁺、Al³⁺以氫氧化物的形式過(guò)濾除去，向含有鎂離子的濾液中加入碳酸氫銨發(fā)生反應(yīng)：Mg²⁺+2HCO₃^-+（n-1）H₂O=MgCO₃•nH₂O↓+CO₂↑，洗滌晶體可得，
（1）氨氣為共價(jià)化合物，電子式為，故答案為：；
（2）將焙燒渣粉碎或加熱或攪拌可以提高水浸速率，石棉尾礦加入硫酸銨焙燒得到MgSO₄、SiO₂、Fe₂O₃、Al₂O₃，水浸，SiO₂不溶于水形成浸渣；
故答案為：將焙燒渣粉碎或加熱或攪拌；SiO₂；
（3）“除鐵、鋁”時(shí)，需將pH調(diào)至8.0左右，選擇不引入新雜質(zhì)的試劑，A會(huì)引入鈉離子，不選，故可選用Mg（OH）₂，NH₃•H₂O，
故答案為：bc；
（4）“沉鎂”過(guò)程中反應(yīng)的離子方程式為：Mg²⁺+2HCO₃^-+（n-1）H₂O=MgCO₃•nH₂O↓+CO₂↑，“沉鎂”時(shí)若溫度超過(guò) 60℃，將產(chǎn)生較多的堿式碳酸鎂雜質(zhì)，原因是升溫促進(jìn)鎂離子水解，
故答案為：Mg²⁺+2HCO₃^-+（n-1）H₂O=MgCO₃•nH₂O↓+CO₂↑；升溫促進(jìn)鎂離子水解；
（5）沉鎂過(guò)程的濾液為（NH₄）₂SO₄，可循環(huán)使用；
故答案為：（NH₄）₂SO₄；
（6）根據(jù)精確測(cè)定n的值，稱(chēng)取13.8gMgCO₃•nH₂O進(jìn)行熱重分析，圖2所示的熱重曲線示意圖，MgCO₂•nH₂O受熱分解生成MgO、CO₂、H₂O，最終剩余的固體為MgO4.0g，n（Mg）=$\frac{4.0g}{40g/mol}$=0.1mol，
則n（MgCO₃）=n（Mg）=0.1mol，
m（MgCO₃）=8.4g，
m（H₂O）=13.8g-8.4g=5.4g，
n（H₂O）=$\frac{5.4g}{18g/mol}$=0.3mol，
1：n=n（MgCO₃）：n（H₂O）=0.1：0.3，
故n=3，則該晶體化學(xué)式為MgCO₃•3H₂O，
故答案為：3．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)的制備和物質(zhì)成分的探究，涉及對(duì)工藝流程的理解、氧化還原反應(yīng)、對(duì)條件的控制選擇與理解等，理解工藝流程原理是解題的關(guān)鍵，是對(duì)學(xué)生綜合能力的考查，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)與靈活運(yùn)用能力，題目難度中等．