Question

【题目】镁在航空航天、国防工业等领域有广泛应用。某小组利用某工厂废弃物（主要含MgCO3、MgSiO3、Al2O3和Fe2O3）设计回收镁的工艺流程如下：

(1)酸浸过程中采用“粉碎废料、加热和搅拌、适当提高稀硫酸的浓度”等措施的目的是_________________________。

为了提高产品纯度，试剂X宜选择（________________）（填代号）。

A.CuO B.MgO C.MgCO3 D.氨水

(2)滤渣1的主要成分是____________：滤渣2的主要成分是____________（填化学式）。

(3)写出生成滤渣3的离子方程式_____________________。

(4)已知：298K，时，Ksp［Al(OH)3］=3.0 × 10-34， Ksp［Fe(OH)3］=4.0 × 10-38，加入试剂X，当Al3+开始沉淀时，溶液中c(Al3+)∕c(Fe3+)=________________。

(5)若废料中镁元素的质量分数为a% ，利用mkg这种废料按上述流程生产，最终回收到质量分数为b%的镁锭wkg，则它的产率为________% 。

(6)参照海水提镁的某些步骤和上述流程图，设计经三步由滤渣3得到镁锭的路线____________。

Answer 1

【答案】提高酸浸速率 BCD H2SiO3 Fe(OH)3、Al(OH)3 Mg2+ + 2NH3H2O = Mg(OH)2↓ + 2NH4+ 7500 100wb∕am

【解析】

废弃物(主要含MgCO3、MgSiO3、Al2O3和Fe2O3)中加入稀硫酸，反应生成硫酸镁、硫酸铝和硫酸铁，以及二氧化碳和硅酸沉淀，因此过滤后的滤渣1为硅酸沉淀，滤液热中含有硫酸镁、硫酸铝和硫酸铁，根据实验目的，需要除去铁离子和铝离子，因此滤渣3为氢氧化镁，滤液2中含有镁离子，则加入试剂X可以除去铁离子和铝离子，滤渣2中含有Fe(OH)3、Al(OH)3，据此分析解答。

(1) 废弃物(主要含MgCO3、MgSiO3、Al2O3和Fe2O3)中加入稀硫酸，反应生成硫酸镁、硫酸铝和硫酸铁，以及二氧化碳和硅酸沉淀，酸浸过程中采用“粉碎废料、加热和搅拌、适当提高稀硫酸的浓度”等措施可以提高酸浸速率；为了提高产品纯度，不能引入新的杂质金属阳离子，因此试剂X可以选择MgO、MgCO3、氨水，通过可知pH值，除去铁离子和铝离子，故答案为：提高酸浸速率；BCD；

(2)根据上述分析，滤渣1的主要成分是H2SiO3，滤渣2的主要成分是Fe(OH)3、Al(OH)3，故答案为：H2SiO3；Fe(OH)3、Al(OH)3；

(3) 滤渣3为氢氧化镁，生成滤渣3的离子方程式为Mg2+ + 2NH3H2O = Mg(OH)2↓ + 2NH4+，故答案为：Mg2+ + 2NH3H2O = Mg(OH)2↓ + 2NH4+；

(4) 298K时，Ksp［Al(OH)3］=3.0 × 10-34， Ksp［Fe(OH)3］=4.0 × 10-38，当Al3+开始沉淀时，溶液中===7500，故答案为：7500；

(5) mkg这种废料中含有的镁元素的质量为mkg ×a%，质量分数为b%的wkg镁锭中含有镁元素的质量为wkg×b%，则产率=×100%=%，故答案为：；

(6)滤渣3为氢氧化镁，可以用足量的盐酸溶解后得到氯化镁溶液，再在氯化氢气氛中蒸发得到氯化镁晶体，最终电解熔融的氯化镁得到镁，因此得到镁锭的路线为，故答案为：。