题目内容
【题目】石棉尾矿主要含有Mg3(Si2O5)(OH)和少量的Fe2O3、Al2O3。以石棉尾矿为镁源制备碳酸镁晶体(MgCO3·nH2O)的工艺如图:
已知“焙烧”过程中的主反应为:Mg3(Si2O5)(OH)4+5(NH4)2SO43MgSO4+10NH3↑+2SiO2+7H2O↑+2SO3↑
(1)写出焙烧产物NH3的电子式__。
(2)为提高水浸速率,可采取的措施为__(任写一条即可),“浸渣”的主要成分为___。
(3)①“调节pH除杂”时,除去的杂质离子是__,室温下,若要将溶液中的c(Fe3+)降低至4.0×10-11mol/L,则应控制溶液的pH=___(Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38)。
②“调节pH除杂”时,可以选用的试剂是___。
A.MgO B.NaOH C.MgCO3 D.HNO3
(4)“沉镁”过程中反应的离子方程式为___。“沉镁”时若温度超过60℃,将产生较多的碱式碳酸镁[Mg2(OH)2CO3]杂质,原因是__。
(5)某小组同学称取15.6gMgCO3·nH2O进行热重分析,并绘制剩余固体质量随温度变化的曲线如图所示,则n=__。
【答案】 将焙烧后所得固体粉碎或加热或搅拌 SiO2 Fe3+、Al3+ 5 AC Mg2++2HCO3-+(n-1)H2O=MgCO3nH2O↓+CO2↑ 升温促进Mg2+水解(或升温促进MgCO3发生不完全水解) 4
【解析】
以石棉尾矿为镁源制备碳酸镁晶体(MgCO3·nH2O),注意在流程中要除去杂质,即少量的Fe2O3、Al2O3。
(1)N原子最外层有5个电子,与3个H原子共用电子构成稳定的8电子结构,其 NH3的电子式,故答案为:;
(2)为提高水浸速率,可将焙烧渣粉碎或者搅拌来增大固体与液体的接触面积,适当加热也可以提高水浸速率,故答案为:将焙烧后所得固体粉碎或加热或搅拌;根据信息,焙烧”时主反应为:Mg3(Si2O5)(OH)4+5(NH4)2SO43MgSO4+10NH3↑+2SiO2+7H2O↑+2SO3↑,
产物中只有SiO2不溶于水,作为浸渣被除去,故答案为:SiO2;
(3)①本流程的目的是:石棉尾矿为镁源制备碳酸镁晶体(MgCO3·nH2O),水浸后溶液中存在的杂质离子有Fe3+、Al3+ ,需要调节pH除杂,故答案为:Fe3+、Al3+;
室温下,若要将溶液中的c(Fe3+)降低至4.0×10-11mol/L,根据 Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38可知Ksp[Fe(OH)3]= ,带入数据,解得c(OH-)=1.0×10-9mol·L,c(H+)=1.0×10-9mol·L,pH=5,故答案为:5;
②“调节pH除杂”时,需将pH调至5除去Fe3+、Al3+,并注意不能引入杂质,可以选用的试剂是MgO、MgCO3 、Mg(OH)2 等,故答案为:AC。
(4)“沉镁”过程中,由题意知在含Mg2+的溶液中加入HCO3-要生成MgCO3nH2O沉淀,同时有CO2气体放出,离子方程式为:Mg2++2HCO3-+(n-1)H2O=MgCO3nH2O↓+CO2↑;“沉镁”时若温度超过60℃,升高温度促进M g2+水解生成Mg(OH)2,Mg(OH)2与CO2反应生成的碱式碳酸镁[Mg2(OH)2CO3]杂质,故答案为:Mg2++2HCO3-+(n-1)H2O=MgCO3nH2O↓+CO2↑;升温促进Mg2+水解(或升温促进MgCO3发生不完全水解);
(5)某小组同学称取15.6gMgCO3·nH2O进行热重分析,并绘制剩余固体质量随温度变化的曲线如图所示,MgCO3·nH2O受热分解生成MgO、CO2、H2O,最终剩余固体是MgO,n(MgO)= =0.1mol。根据镁原子守恒,n(MgO)= n(MgCO3)= n(MgCO3·nH2O) =0.1mol,m(MgCO3)=0.1×84g·mol=8.4g,n(H2O)= =0.4mol,则n=4,故答案为:4。