Question

20．硼及其化合物具有重要的工業(yè)用途，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，回收鎂和其中另一種金屬單質(zhì)的工藝流程如圖1：
（1）濾液I所含金屬離子的主要成分為Na⁺、AlO₂^-；可回收的金屬A的原子結(jié)構(gòu)示意圖為．
（2）試劑B為鹽酸，“浸出”步驟中，為提高鎂的浸出率，可采取的措施有研磨固體廢料；增大鹽酸濃度；加熱升高溫度、邊加鹽酸邊攪研拌（要求寫出兩條措施）
（3）Mg（ClO₃）₂在農(nóng)業(yè)上有廣泛的用途，可用NaClO₃與 MgCl₂制備，已知四種化合物的溶解度（S）隨溫度（T）變化曲線如圖2所示．
①該反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NaClO₃+MgCl₂=Mg（ClO₃）₂+2NaCl↓，該反應(yīng)能進(jìn)行的原因是在相同溫度下，由于NaCl溶解度較小最先析出，Mg（ClO₃）₂剩余在溶液中通過蒸發(fā)結(jié)晶可得．
②從溶液中制備Mg（ClO₃）₂晶體的操作方法為蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶．

Answer 1

分析 固體廢料中含有MgCO₃、MgSiO₃、CaMg（CO₃）₂、Al₂O₃和Fe₂O₃，經(jīng)堿浸后分離，得到濾液Ⅰ主要含有NaAlO₂，可回收金屬Al，濾渣Ⅰ含有MgCO₃、MgSiO₃、CaMg（CO₃）₂、Fe₂O₃等，加入鹽酸浸泡，得到濾渣Ⅱ含有硅酸，濾液Ⅱ含有氯化鎂、氯化鈣以及氯化鐵等，調(diào)節(jié)溶液pH，可除去氯化鐵、氯化鈣等，得到氯化鎂晶體，最終電解熔融的氯化鎂可得到鎂，以此解答該題．

解答 解：固體廢料中含有MgCO₃、MgSiO₃、CaMg（CO₃）₂、Al₂O₃和Fe₂O₃，經(jīng)堿浸后分離，得到濾液Ⅰ主要含有NaAlO₂，可回收金屬Al，濾渣Ⅰ含有MgCO₃、MgSiO₃、CaMg（CO₃）₂、Fe₂O₃等，加入鹽酸浸泡，得到濾渣Ⅱ含有硅酸，濾液Ⅱ含有氯化鎂、氯化鈣以及氯化鐵等，調(diào)節(jié)溶液pH，可除去氯化鐵、氯化鈣等，得到氯化鎂晶體，最終電解熔融的氯化鎂可得到鎂，
（1）氧化鋁能溶于氫氧化鈉，生成偏鋁酸鈉和水，含有的金屬離子的主要成分為Na⁺、AlO₂^-，堿浸后的濾液中含有的金屬是Al，Al有3個(gè)電子層，最外層電子數(shù)為3，Al的原子結(jié)構(gòu)示意圖為：，
故答案為：Na⁺、AlO₂^-；；
（2）由以上分析可知試劑B為鹽酸，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氯化鎂的溶解度，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：鹽酸；研磨固體廢料；增大鹽酸濃度；加熱升高溫度、邊加鹽酸邊攪研拌；
（3）①依據(jù)題意得出反應(yīng)物為：NaClO₃和MgCl₂，生成物為：Mg（ClO₃）₂，故化學(xué)反應(yīng)方程式為：2NaClO₃+MgCl₂=Mg（ClO₃）₂+2NaCl↓，在相同溫度下，由于NaCl溶解度較小最先析出，在降溫的過程中，Mg（ClO₃）₂的溶解度也不斷減小，從溶液中析出，通過蒸發(fā)結(jié)晶即可獲取，
故答案為：2NaClO₃+MgCl₂=Mg（ClO₃）₂+2NaCl↓；在相同溫度下，由于NaCl溶解度較小最先析出，Mg（ClO₃）₂剩余在溶液中通過蒸發(fā)結(jié)晶可得；
②從溶液中得到晶體，可進(jìn)行蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶，故答案為：蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶．

點(diǎn)評(píng) 本題考查對(duì)常見金屬元素及其化合物主要性質(zhì)的掌握，以及對(duì)離子反應(yīng)實(shí)質(zhì)的認(rèn)識(shí)，為高考常見題型，同時(shí)考查應(yīng)用基礎(chǔ)知識(shí)解決簡單化學(xué)問題的能力以及對(duì)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，題目難度較大．