Question

【題目】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、A12O3和Fe2O3等，回收其中鎂的工藝流程如下:

沉淀物	Al(OH)3	Fe(OH)3	Fe(OH)2	Mn(OH)2	Mg(OH)2
pH	4.7	3.2	9.7	10.4	11.2

部分陽離子以氫氧化物形式完全深沉?xí)r溶液的pH 由見上表

（1）“浸出”步驟中，為提高鎂的浸出率，可采取的措施有_____________________(要求寫出兩條)

（2）濾渣I的主要成分有_________________________。

（3）從濾液II中可回收利用的主要物質(zhì)有________________________。

（4）若最終得到的氯化鎂溶液中，c(Mg2+)=0.02 mol·L-1，加入雙氧水和磷酸(設(shè)溶液體積增加1倍)，使Fe3+恰好沉淀完全即溶液中c(Fe3+)=1.0×10-5 mol·L-1 ，此時是否有Mg3(PO4)2沉淀生成?_______(列式計算)。FePO4、Mg3(PO4)2的Ksp分別為1.3×10-22、1.0×10-24。

（5） Mg (C1O3)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+2NaC1O3=Mg (C1O3)2+2NaCl已知四種化合物的溶解度(S) 隨溫度(T) 變化曲線如下圖所示: ①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:_______________________。

②按①中條件進(jìn)行制備實驗。在冷卻降溫析出Mg (ClO3)2過程中，常伴有NaCl 析出，原因是:__________。除去產(chǎn)品中該雜質(zhì)的方法是:___________________________________________。

Answer 1

【答案】 適當(dāng)提高反應(yīng)溫度、攪拌、增加浸出時間、過濾后向濾液中加過量稀硫酸（多次浸取） Al（OH)3、Fe（OH)3 Na2SO4 Fe3+恰好沉淀完全時，c(PO43-)=mol·L1=1.3×10–17 mol·L1，c3(Mg2+)×c2(PO43-)＝(0.01)3×(1.3×10–17)2=1.7×10–40＜Ksp [Mg3(PO4)2]，因此不會生成Mg3(PO4)2沉淀 在某一溫度時，NaCl最先達(dá)到飽和析出；Mg（ClO3)2的溶解度隨溫度的變化最大；NaCl溶解度與其他物質(zhì)的溶解度有一定差別 降溫前，溶液中NaCl已飽和；降溫過程中，NaCl溶解度降低，會少量析出 重結(jié)晶

【解析】MgCO3、MgSiO3、CaMg(CO3)2、Al2O3和Fe2O3能與硫酸反應(yīng)，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，Fe3+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(yīng)得到氯化鎂。

(1)“浸出”步驟中，升高溫度、攪拌、增大反應(yīng)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(zhì)含有硫酸鈉，所以可以回收利用的物質(zhì)為Na2SO4，故答案為：Na2SO4；

(4)Fe3+恰好沉淀完全即溶液中c(Fe3+)=1.0×10-5，由Ksp(FePO4)，可知c(PO43-)==1.0×10-17mol/L，Qc[Mg3(PO4)2]=( )3×(1.0×10-17mol/L)2=1.7×10-40＜Ksp=1.0×10-24，則無沉淀生成，故答案為：Fe3+恰好沉淀完全時，Qc[Mg3(PO4)2]＜Ksp [Mg3(PO4)2]，因此不會生成Mg3(PO4)2沉淀；

(5)①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(jìn)行，故答案為：在某一溫度時，NaCl最先達(dá)到飽和析出；Mg(ClO3)2的溶解度隨溫度的變化最大；NaCl溶解度與其他物質(zhì)的溶解度有一定差別；

②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：降溫前，溶液中NaCl已飽和；降溫過程中，NaCl溶解度降低，會少量析出；重結(jié)晶。