Question

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：

沉淀物	Fe（OH）3	Al（OH）3	Mg（OH）2
PH	3.2	5.2	12.4

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，请回答下列问题：
（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）Mg（ClO₃）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+2NaClO₃═Mg（ClO₃）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

解：（1）浸出步骤硫酸同固体废料中主要成份反应，从化学反应速率和化学平衡的影响因素来看，可通过升高温度提高硫酸镁的溶解度，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：适当提高反应温度、增加浸出时间（或其他合理答案）；
（2）因MgCO₃、CaMg（CO₃）₂、Al₂O₃、Fe₂O₃能与硫酸反应，生成了MgSO₄、CaSO₄、Al₂（SO₄）₃和Fe₂（SO₄）₃，其中CaSO₄微溶，形成滤渣；滤液中含有MgSO₄、Al₂（SO₄）₃和Fe₂（SO₄）₃，根据阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH，在调节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，
故答案为：Fe（OH）₃、Al（OH）₃；
（3）上述过滤后滤液中阴离子主要是SO₄^2-，加入NaOH后在调节pH至12.5时Mg²⁺完全沉淀，溶质主要成分是Na₂SO₄，故答案为：Na₂SO₄；
（4）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的溶解度随温度变化的最大；NaCl 的溶解度与其他物质的溶解度有一定的差别；
②同样是依据①的原理，在降温的过程中，Mg（ClO₃）₂的溶解度不断减小，从溶液中析出，在生成Mg（ClO₃）₂的过程中NaCl也不断生成，但因溶解度没有增加，所以也伴随Mg（ClO₃）₂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．由于氯酸镁和氯化钠均溶于水，溶于水的可溶性物质一般用结晶和重结晶的方法分离．故答案为：降温前，溶液中NaCl已达饱和；降低过程中，NaCl溶解度会降低，会少量析出；重结晶．
分析：（1）浸出步骤硫酸同固体废料中主要成份反应，从化学反应速率和化学平衡的影响因素来看，可通过升高温度提高硫酸镁的溶解度，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；
（2）根据MgCO₃、CaMg（CO₃）₂、Al₂O₃、Fe₂O₃能与硫酸反应，生成了MgSO₄、CaSO₄、Al₂（SO₄）₃和Fe₂（SO₄）₃，其中CaSO₄微溶，形成滤渣；滤液中含有MgSO₄、Al₂（SO₄）₃和Fe₂（SO₄）₃，根据阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH，在调节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；
（3）上述过滤后滤液中阴离子主要是SO₄^2-，加入NaOH后在调节pH至12.5时Mg²⁺完全沉淀，溶质主要成分是Na₂SO₄；
（4）①根据侯德榜制碱法生成NaHCO₃的原理；
②根据侯德榜制碱法生成NaHCO₃的原理．
点评：本题考查考生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；考查考生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．