Question

2．以鐵質(zhì)紅土鎳礦為原料制備金屬鎳的流程如圖1：

已知：鐵質(zhì)紅土鎳礦的主要成分之一為針鐵礦（FeOOH），鎂質(zhì)紅土鎳礦的主要成分之一為利蛇紋石Mg₆[（OH）₄Si₂O₅]₂．
（1）利蛇紋石用氧化物的形式可表示為3MgO•2SiO₂•2H₂O．
（2）取一定量的鎳礦，保持n（H₂SO₄）不變，以不同濃度的硫酸溶解，2h后鎳的浸出率與液固比（溶液體積
與固體質(zhì)量之比）的關(guān)系如圖2所示．當(dāng)液固比小于3.0時(shí)，浸出率變化的原因是c（填序號(hào)）．
a．硫酸濃度越大，越有利于加快鎳元素的浸出速率
b．硫酸濃度越大，越有利于酸溶反應(yīng)平衡正向移動(dòng)
c．硫酸濃度越大，溶液粘稠度越大，不利于硫酸擴(kuò)散及與鎳礦反應(yīng)
（3）已知pH=3.1時(shí)，F(xiàn)e（OH）₃沉淀完全；pH=6.1時(shí)，Ni（OH）₂開(kāi)始沉淀．在中和沉鐵階段，當(dāng)調(diào)節(jié)pH為1.9時(shí)，F(xiàn)e（OH）₃開(kāi)始沉淀，此時(shí)體系中還存在Fe（OH）₃膠體，檢測(cè)到c（Ni²⁺）明顯降低，其原因可能是Fe（OH）₃膠體具有吸附性．
（4）為減少鎳的損失，可在中和的同時(shí)加入Na₂SO₄溶液，生成黃鈉鐵礬沉淀，反應(yīng)離子方程式為3Fe³⁺+Na⁺+2SO₄^2-+6H₂O?Na↓+6H⁺△H＞0．
①該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為$\frac{{c}^{6}（{H}^{+}）}{{c}^{3}（F{e}^{3+}）•c（N{a}^{+}）•{c}^{2}（S{{O}_{4}}^{2-}）}$．
②為提高沉鐵效果，可以采取的措施有適當(dāng)升高溫度、適當(dāng)提高溶液pH、適當(dāng)增大Na₂SO₄溶液的濃度（答出一點(diǎn)即可）．
（5）含鎂濾液通過(guò)水熱法可制得阻燃型Mg（OH）₂．結(jié)合圖3Mg（OH）₂熱重分析圖，該產(chǎn)品具有較好阻燃
性的原因是：①M(fèi)g（OH）₂不可燃且分解吸熱；②生成的H₂O汽化吸熱，且水蒸氣隔絕空氣；③生成的MgO不可燃且熔點(diǎn)高，覆蓋在可燃物表面；④Mg（OH）₂分解溫度適宜．

Answer 1

分析 （1）硅酸鹽改寫為氧化物的形式先寫堿性氧化物，再寫酸性氧化物，最后寫水；
（2）保持n（H₂SO₄）不變，則液體體積越小，硫酸濃度越大，結(jié)合圖象作答；
（3）考慮Fe（OH）₃膠體的吸附性；
（4）①根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)概念可得；
②根據(jù)影響化學(xué)平衡的因素分析；
（5）Mg（OH）₂具有較好阻燃性的原因是：①M(fèi)g（OH）₂不可燃且分解吸熱；②生成的H₂O汽化吸熱，且水蒸氣隔絕空氣；③生成的MgO不可燃且熔點(diǎn)高，覆蓋在可燃物表面；④據(jù)圖可知，溫度較高時(shí)，氫氧化鎂分解徹底．

解答 解：（1）利蛇紋石Mg₆[Si₄O₁₀]（OH）₈，用氧化物的形式可表示為3MgO•2SiO₂•2H₂O；
故答案為：3MgO•2SiO₂•2H₂O；
（2）保持n（H₂SO₄）不變，則液體體積越小，硫酸濃度越大，液固比小于3.0時(shí)，硫酸越濃，浸出率越小，硫酸濃度越大，溶液粘稠度越大，不利于硫酸擴(kuò)散及與鎳礦反應(yīng)；
故答案為：c；
（3）Fe（OH）₃膠體具有吸附性，能吸附鎳離子；
故答案為：Fe（OH）₃膠體具有吸附性；
（4）①反應(yīng)3Fe³⁺+Na⁺+2SO₄^2-+6H₂O?Na↓+6H⁺△H＞0的平衡常數(shù)K=$\frac{{c}^{6}（{H}^{+}）}{{c}^{3}（F{e}^{3+}）•c（N{a}^{+}）•{c}^{2}（S{{O}_{4}}^{2-}）}$；
故答案為：$\frac{{c}^{6}（{H}^{+}）}{{c}^{3}（F{e}^{3+}）•c（N{a}^{+}）•{c}^{2}（S{{O}_{4}}^{2-}）}$；
②為提高沉鐵效果，要求改平衡正向移動(dòng)，該反應(yīng)是個(gè)吸熱反應(yīng)，故可適當(dāng)升高溫度，從反應(yīng)物可增加硫酸鈉溶液的濃度，從產(chǎn)物可以適當(dāng)提高溶液的pH減小氫離子濃度，有利于反應(yīng)的正向進(jìn)行；
故答案為：適當(dāng)升高溫度、適當(dāng)提高溶液pH、適當(dāng)增大Na₂SO₄溶液的濃度；
（5）Mg（OH）₂具有較好阻燃性的原因是：由圖象知道，溫度較高時(shí)，固體殘留物較少，說(shuō)明：①M(fèi)g（OH）₂不可燃且分解吸熱；②生成的H₂O汽化吸熱，且水蒸氣隔絕空氣；③生成的MgO不可燃且熔點(diǎn)高，覆蓋在可燃物表面；④Mg（OH）₂分解溫度適宜；
故答案為：Mg（OH）₂分解溫度適宜．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)的制備，是高考常見(jiàn)題型，關(guān)鍵考查了對(duì)圖象分析的考查，題目難度較大，要求學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的靈活運(yùn)用，對(duì)題目信息分析，并能給出合適的推論．