Question

14．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：

部分陽離子以氫氧化物形式完全沉淀時溶液的pH如下表，請回答下列問題：

沉淀物	Fe3+	Al3+	Mg2+
pH	3.2	5.2	12.4

（1）“浸出”步驟中，為提高鎂的浸出率，可采取的措施有升高溫度、攪拌、多次浸取等（要求寫出兩條）．
（2）濾渣I的主要成分有Fe（OH）₃、Al（OH）₃．
（3）從濾液Ⅱ中可回收利用的主要物質有Na₂SO₄．
（4）若將MgCl₂溶液加熱蒸干得到的固體是Mg（OH）₂，若要得到MgCl₂應采取的操作是在HCl的氣流中將MgCl₂溶液加熱蒸干．
（5）用稀硫酸酸浸時形成濾渣的離子方程式有MgSiO₃+2H⁺=H₂SiO₃+Mg²⁺、CaMg（CO₃）₂+SO₄^2-+4H⁺=CaSO₄+Mg²⁺+2CO₂↑+2H₂O．

Answer 1

分析 MgCO₃、MgSiO₃、CaMg（CO₃）₂、Al₂O₃和Fe₂O₃能與硫酸反應，生成了MgSO₄、CaSO₄、Al₂（SO₄）₃和Fe₂（SO₄）₃、H₂SiO₃，其中CaSO₄微溶、H₂SiO₃不溶，形成濾渣；濾液中含有MgSO₄、Al₂（SO₄）₃和Fe₂（SO₄）₃，向濾液中加入NaOH溶液，調(diào)節(jié)pH至5.5時，F(xiàn)e³⁺和Al³⁺已經(jīng)完全沉淀，濾渣I的主要成分是Fe（OH）₃、Al（OH）₃；濾液中含有MgSO₄、Na₂SO₄，向溶液中加入NaOH并調(diào)節(jié)溶液的pH為12.5，鎂離子生成Mg（OH）₂沉淀，過濾得到濾液Na₂SO₄溶液，濾渣氫氧化鎂，再經(jīng)過一系列反應得到氯化鎂；
（1）“浸出”步驟中，升高溫度、攪拌、增大反應物接觸時間都能提高鎂的浸出率；
（2）濾渣I鐵離子、鋁離子形成的氫氧化物沉淀；
（3）從濾液Ⅱ中的溶質含有硫酸鈉；
（4）氯化鎂水解生成鹽酸和氫氧化鎂，加熱促進氯化鎂水解；
若要得到MgCl₂需要在HCl氣流中加熱蒸干氯化鎂溶液；
（5）稀硫酸和硅酸鎂反應生成硅酸沉淀，CaMg（CO₃）₂和稀硫酸反應生成硫酸鈣微溶物．

解答 解：MgCO₃、MgSiO₃、CaMg（CO₃）₂、Al₂O₃和Fe₂O₃能與硫酸反應，生成了MgSO₄、CaSO₄、Al₂（SO₄）₃和Fe₂（SO₄）₃、H₂SiO₃，其中CaSO₄微溶、H₂SiO₃不溶，形成濾渣；濾液中含有MgSO₄、Al₂（SO₄）₃和Fe₂（SO₄）₃，向濾液中加入NaOH溶液，調(diào)節(jié)pH至5.5時，F(xiàn)e³⁺和Al³⁺已經(jīng)完全沉淀，濾渣I的主要成分是Fe（OH）₃、Al（OH）₃；濾液中含有MgSO₄、Na₂SO₄，向溶液中加入NaOH并調(diào)節(jié)溶液的pH為12.5，鎂離子生成Mg（OH）₂沉淀，過濾得到濾液Na₂SO₄溶液，濾渣氫氧化鎂，再經(jīng)過一系列反應得到氯化鎂；
（1）“浸出”步驟中，升高溫度、攪拌、增大反應物接觸時間都能提高鎂的浸出率，所以為了提高鎂的浸取率，可以采用升高溫度、攪拌、多次浸取等方法，
故答案為：升高溫度、攪拌、多次浸取等；
（2）濾渣I鐵離子、鋁離子形成的氫氧化物沉淀，所以濾渣I的成分為Fe（OH）₃   Al（OH）₃，
故答案為：Fe（OH）₃   Al（OH）₃；
（3）從濾液Ⅱ中的溶質含有硫酸鈉，所以可以回收利用的物質為Na₂SO₄，故答案為：Na₂SO₄；
（4）氯化鎂水解生成鹽酸和氫氧化鎂，加熱促進氯化鎂水解而得到Mg（OH）₂；若要得到MgCl₂需要在HCl氣流中加熱蒸干氯化鎂溶液，能抑制氯化鎂水解，
故答案為：Mg（OH）₂；在HCl的氣流中將MgCl₂溶液加熱蒸干；
（5）稀硫酸和硅酸鎂反應生成硅酸沉淀，CaMg（CO₃）₂和稀硫酸反應生成硫酸鈣微溶物，離子方程式分別為MgSiO₃+2H⁺=H₂SiO₃+Mg²⁺、CaMg（CO₃）₂+SO₄^2-+4H⁺=CaSO₄+Mg²⁺+2CO₂↑+2H₂O，
故答案為：MgSiO₃+2H⁺=H₂SiO₃+Mg²⁺、CaMg（CO₃）₂+SO₄^2-+4H⁺=CaSO₄+Mg²⁺+2CO₂↑+2H₂O．

點評 本題考查物質制備，為高頻考點，涉及物質分離提純、離子方程式書寫、鹽類水解、反應速率影響因素等知識點，明確物質性質及其差異性、鹽類水解影響因素等知識點是解本題關鍵，知道流程圖中發(fā)生的反應、物質分離提純方法及各物質成分，題目難度中等．