题目内容

14.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、Al2O3和Fe2O3等,回收其中镁的工艺流程如下:

部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH如下表,请回答下列问题:
沉淀物Fe3+Al3+Mg2+
pH3.25.212.4
(1)“浸出”步骤中,为提高镁的浸出率,可采取的措施有升高温度、搅拌、多次浸取等(要求写出两条).
(2)滤渣I的主要成分有Fe(OH)3、Al(OH)3.
(3)从滤液Ⅱ中可回收利用的主要物质有Na2SO4.
(4)若将MgCl2溶液加热蒸干得到的固体是Mg(OH)2,若要得到MgCl2应采取的操作是在HCl的气流中将MgCl2溶液加热蒸干.
(5)用稀硫酸酸浸时形成滤渣的离子方程式有MgSiO3+2H+=H2SiO3+Mg2+、CaMg(CO3)2+SO42-+4H+=CaSO4+Mg2++2CO2↑+2H2O.

分析 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;
(2)滤渣I铁离子、铝离子形成的氢氧化物沉淀;
(3)从滤液Ⅱ中的溶质含有硫酸钠;
(4)氯化镁水解生成盐酸和氢氧化镁,加热促进氯化镁水解;
若要得到MgCl2需要在HCl气流中加热蒸干氯化镁溶液;
(5)稀硫酸和硅酸镁反应生成硅酸沉淀,CaMg(CO3)2和稀硫酸反应生成硫酸钙微溶物.

解答 解: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)氯化镁水解生成盐酸和氢氧化镁,加热促进氯化镁水解而得到Mg(OH)2;若要得到MgCl2需要在HCl气流中加热蒸干氯化镁溶液,能抑制氯化镁水解,
故答案为:Mg(OH)2;在HCl的气流中将MgCl2溶液加热蒸干;
(5)稀硫酸和硅酸镁反应生成硅酸沉淀,CaMg(CO3)2和稀硫酸反应生成硫酸钙微溶物,离子方程式分别为MgSiO3+2H+=H2SiO3+Mg2+、CaMg(CO3)2+SO42-+4H+=CaSO4+Mg2++2CO2↑+2H2O,
故答案为:MgSiO3+2H+=H2SiO3+Mg2+、CaMg(CO3)2+SO42-+4H+=CaSO4+Mg2++2CO2↑+2H2O.

点评 本题考查物质制备,为高频考点,涉及物质分离提纯、离子方程式书写、盐类水解、反应速率影响因素等知识点,明确物质性质及其差异性、盐类水解影响因素等知识点是解本题关键,知道流程图中发生的反应、物质分离提纯方法及各物质成分,题目难度中等.

练习册系列答案
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②再加入一定量的软锰矿和双氧水,过滤;
③…
操作①中使用碳酸锰调pH的优势是增加MnCO3的产量(或不引入新的杂质等);操作②中加入双氧水不仅能将Fe2+氧化为Fe3+,而且能提高软锰矿的浸出率.写出双氧水提高软锰矿浸出率的离子方程式MnO2+H2O2+2H+=Mn2++2H2O+O2↑.
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