Question

20．硼及其化合物具有重要的工业用途，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，回收镁和其中另一种金属单质的工艺流程如图1：
（1）滤液I所含金属离子的主要成分为Na⁺、AlO₂^-；可回收的金属A的原子结构示意图为．
（2）试剂B为盐酸，“浸出”步骤中，为提高镁的浸出率，可采取的措施有研磨固体废料；增大盐酸浓度；加热升高温度、边加盐酸边搅研拌（要求写出两条措施）
（3）Mg（ClO₃）₂在农业上有广泛的用途，可用NaClO₃与 MgCl₂制备，已知四种化合物的溶解度（S）随温度（T）变化曲线如图2所示．
①该反应的化学方程式为2NaClO₃+MgCl₂=Mg（ClO₃）₂+2NaCl↓，该反应能进行的原因是在相同温度下，由于NaCl溶解度较小最先析出，Mg（ClO₃）₂剩余在溶液中通过蒸发结晶可得．
②从溶液中制备Mg（ClO₃）₂晶体的操作方法为蒸发浓缩、冷却结晶．

Answer 1

分析 固体废料中含有MgCO₃、MgSiO₃、CaMg（CO₃）₂、Al₂O₃和Fe₂O₃，经碱浸后分离，得到滤液Ⅰ主要含有NaAlO₂，可回收金属Al，滤渣Ⅰ含有MgCO₃、MgSiO₃、CaMg（CO₃）₂、Fe₂O₃等，加入盐酸浸泡，得到滤渣Ⅱ含有硅酸，滤液Ⅱ含有氯化镁、氯化钙以及氯化铁等，调节溶液pH，可除去氯化铁、氯化钙等，得到氯化镁晶体，最终电解熔融的氯化镁可得到镁，以此解答该题．

解答 解：固体废料中含有MgCO₃、MgSiO₃、CaMg（CO₃）₂、Al₂O₃和Fe₂O₃，经碱浸后分离，得到滤液Ⅰ主要含有NaAlO₂，可回收金属Al，滤渣Ⅰ含有MgCO₃、MgSiO₃、CaMg（CO₃）₂、Fe₂O₃等，加入盐酸浸泡，得到滤渣Ⅱ含有硅酸，滤液Ⅱ含有氯化镁、氯化钙以及氯化铁等，调节溶液pH，可除去氯化铁、氯化钙等，得到氯化镁晶体，最终电解熔融的氯化镁可得到镁，
（1）氧化铝能溶于氢氧化钠，生成偏铝酸钠和水，含有的金属离子的主要成分为Na⁺、AlO₂^-，碱浸后的滤液中含有的金属是Al，Al有3个电子层，最外层电子数为3，Al的原子结构示意图为：，
故答案为：Na⁺、AlO₂^-；；
（2）由以上分析可知试剂B为盐酸，从化学反应速率和化学平衡的影响因素来看，可以通过增大接触面积提高反应速率，提高镁的浸出率，可通过升高温度提高氯化镁的溶解度，或通过搅拌使反应物充分接触反应，或通过过滤后滤渣多次浸取以提高转化率，
故答案为：盐酸；研磨固体废料；增大盐酸浓度；加热升高温度、边加盐酸边搅研拌；
（3）①依据题意得出反应物为：NaClO₃和MgCl₂，生成物为：Mg（ClO₃）₂，故化学反应方程式为：2NaClO₃+MgCl₂=Mg（ClO₃）₂+2NaCl↓，在相同温度下，由于NaCl溶解度较小最先析出，在降温的过程中，Mg（ClO₃）₂的溶解度也不断减小，从溶液中析出，通过蒸发结晶即可获取，
故答案为：2NaClO₃+MgCl₂=Mg（ClO₃）₂+2NaCl↓；在相同温度下，由于NaCl溶解度较小最先析出，Mg（ClO₃）₂剩余在溶液中通过蒸发结晶可得；
②从溶液中得到晶体，可进行蒸发浓缩、冷却结晶，故答案为：蒸发浓缩、冷却结晶．

点评 本题考查对常见金属元素及其化合物主要性质的掌握，以及对离子反应实质的认识，为高考常见题型，同时考查应用基础知识解决简单化学问题的能力以及对图表的观察、分析能力，物质溶解度概念的应用，晶体析出的方法，杂质离子的除杂原则和试剂选择，题目难度较大．