Question

【题目】某工厂生产硼砂过程中产生的固体废料，主要含有MgCO3、MgSiO3、CaMg(CO3)2、A12O3和Fe2O3等，回收其中镁的工艺流程如下:

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

部分阳离子以氢氧化物形式完全深沉时溶液的pH 由见上表

（1）“浸出”步骤中，为提高镁的浸出率，可采取的措施有_____________________(要求写出两条)

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

（3）从滤液II中可回收利用的主要物质有________________________。

（4）若最终得到的氯化镁溶液中，c(Mg2+)=0.02 mol·L-1，加入双氧水和磷酸(设溶液体积增加1倍)，使Fe3+恰好沉淀完全即溶液中c(Fe3+)=1.0×10-5 mol·L-1 ，此时是否有Mg3(PO4)2沉淀生成?_______(列式计算)。FePO4、Mg3(PO4)2的Ksp分别为1.3×10-22、1.0×10-24。

（5） Mg (C1O3)2在农业上可用作脱叶剂、催熟剂，可采用复分解反应制备: MgCl2+2NaC1O3=Mg (C1O3)2+2NaCl已知四种化合物的溶解度(S) 随温度(T) 变化曲线如下图所示: ①将反应物按化学反应方程式计量数比混合制备Mg (ClO3)2。简述可制备Mg (ClO3)2的原因:_______________________。

②按①中条件进行制备实验。在冷却降温析出Mg (ClO3)2过程中，常伴有NaCl 析出，原因是:__________。除去产品中该杂质的方法是:___________________________________________。

Answer 1

【答案】 适当提高反应温度、搅拌、增加浸出时间、过滤后向滤液中加过量稀硫酸（多次浸取） Al（OH)3、Fe（OH)3 Na2SO4 Fe3+恰好沉淀完全时，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]，因此不会生成Mg3(PO4)2沉淀 在某一温度时，NaCl最先达到饱和析出；Mg（ClO3)2的溶解度随温度的变化最大；NaCl溶解度与其他物质的溶解度有一定差别 降温前，溶液中NaCl已饱和；降温过程中，NaCl溶解度降低，会少量析出 重结晶

【解析】MgCO3、MgSiO3、CaMg(CO3)2、Al2O3和Fe2O3能与硫酸反应，生成了MgSO4、CaSO4、Al2(SO4)3和Fe2(SO4)3、H2SiO3，其中CaSO4微溶、H2SiO3不溶，形成滤渣；滤液中含有MgSO4、Al2(SO4)3和Fe2(SO4)3，向滤液中加入NaOH溶液，调节pH至5.5时，Fe3+和Al3+已经完全沉淀，滤渣I的主要成分是Fe(OH)3、Al(OH)3；滤液中含有MgSO4、Na2SO4，向溶液中加入NaOH并调节溶液的pH为12.5，镁离子生成Mg(OH)2沉淀，过滤得到滤液Na2SO4溶液，滤渣氢氧化镁，再经过一系列反应得到氯化镁。

(1)“浸出”步骤中，升高温度、搅拌、增大反应物接触时间都能提高镁的浸出率，所以为了提高镁的浸取率，可以采用升高温度、搅拌、多次浸取等方法，故答案为：升高温度、搅拌、多次浸取等；

(2)滤渣I铁离子、铝离子形成的氢氧化物沉淀，所以滤渣I的成分为Fe(OH)3 Al(OH)3，故答案为：Fe(OH)3 Al(OH)3；

(3)从滤液Ⅱ中的溶质含有硫酸钠，所以可以回收利用的物质为Na2SO4，故答案为：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，则无沉淀生成，故答案为：Fe3+恰好沉淀完全时，Qc[Mg3(PO4)2]＜Ksp [Mg3(PO4)2]，因此不会生成Mg3(PO4)2沉淀；

(5)①反应MgCl2+2NaClO3═Mg(ClO3)2+2NaCl类似于侯德榜制碱法生成NaHCO3的原理，因为NaCl溶解度小而从溶液中析出，使反应向生成Mg(ClO3)2的方向进行，故答案为：在某一温度时，NaCl最先达到饱和析出；Mg(ClO3)2的溶解度随温度的变化最大；NaCl溶解度与其他物质的溶解度有一定差别；

②在降温的过程中，Mg(ClO3)2的溶解度不断减小，从溶液中析出，相同温度时氯化钠的溶解度最小，因此在冷却降温析出Mg(ClO3)2过程中一定会析出氯化钠，所以在生成Mg(ClO3)2的过程中NaCl也不断生成；通过结晶、重结晶的方法提纯析出晶体；故答案为：降温前，溶液中NaCl已饱和；降温过程中，NaCl溶解度降低，会少量析出；重结晶。