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	3.4	5.2	12.4

部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH见上表，请回答下列问题：
（1）“浸出”步骤中，为提高镁的浸出率，该工业流程中采取的措施是

研磨固体废料

，你认为还可以采取的措施有

增大硫酸浓度

、

加热升高温度、边加硫酸边搅研拌

（写出两条）．
（2）以MgCO₃和MgSiO₃为例，写出“浸出”步骤发生反应的离子方程式：

MgCO₃+2H⁺=Mg²⁺+CO₂↑+H₂O

，

MgSiO₃+2H⁺=Mg²⁺+H₂SiO₃↓

（3）第一次加NaOH溶液调整pH到5.5的目的是

使Fe³⁺、Al³⁺全部转化为氢氧化物沉淀与Mg²⁺分离

，控制pH的方法是

通过pH计控制溶液的pH

，滤渣I的主要成分有

Fe（OH）₃、Al（OH）₃

．
（4）在实验室中从Mg（OH）₂获得无水MgCl₂的操作如下：把Mg（OH）₂溶解在过量的

盐酸

（填写试剂的名称）中；加热浓缩，冷却结晶，

过滤

，

洗涤

（填操作名称）可得到MgCl₂?6H₂O；

在干燥的HCl气流中加热脱水

（填写具体操作），即可得到无水的MgCl₂．
（5）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）变化曲线如图所示：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：

该反应的生成物为Mg（ClO₂）₂和NaCl的混合溶液，NaCl的溶解度随温度变化不大，Mg（ClO₂）₂的溶解度随温度升高而升高，利用两物质的溶解度差异，通过加热蒸发浓缩，冷却结晶，过滤，将Mg（ClO₂）₂与NaCl分离，制得Mg（ClO₂）₂；

．

Answer 1

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分析判断；
（2）以MgCO₃和MgSiO₃为例，“浸出”步骤发生反应为MgCO₃和MgSiO₃和酸反应的过程；
（3）依据图表中阳离子沉淀完全的PH分析判断，镁离子不沉淀，铁离子和铝离子全部沉淀除去；
（4）在实验室中从Mg（OH）₂获得无水MgCl₂的操作，先在盐酸中溶解，加热浓缩，冷却结晶，过滤沉淀洗涤可得到MgCl₂?6H₂O；为防止镁离子水解应在氯化氢气流中脱水得到氯化镁固体；
（5）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．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，溶于水的可溶性物质一般用结晶和重结晶的方法分离；

解答：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：研磨固体废料；增大硫酸浓度；加热升高温度、边加硫酸边搅研拌；
（2）以MgCO₃和MgSiO₃为例，“浸出”步骤发生的反应为碳酸镁和酸反应溶解，硅酸镁和酸反应溶解，依据强酸制弱酸的反应规律，反应的离子方程式为：MgCO₃+2H⁺=Mg²⁺+CO₂↑+H₂O；MgSiO₃+2H⁺=Mg²⁺+H₂SiO₃↓；
故答案为：MgCO₃+2H⁺=Mg²⁺+CO₂↑+H₂O；MgSiO₃+2H⁺=Mg²⁺+H₂SiO₃↓；
（3）根据固体废料的变化过程，结合Fe（OH）₃、Al（OH）₃、Mg（OH）₂完全沉淀时的pH可知，pH调节至5.5时，Fe（OH）₃、Al（OH）₃沉淀完全，pH调到12.5时，Mg（OH）₂沉淀完全，第一次加NaOH溶液调整pH到5.5的目的是使Fe³⁺、Al³⁺全部转化为氢氧化物沉淀与Mg²⁺分离，控制pH的方法是通过pH计控制溶液的pH，滤渣Ⅰ为Fe（OH）₃、Al（OH）₃沉淀；
故答案为：使Fe³⁺、Al³⁺全部转化为氢氧化物沉淀与Mg²⁺分离，控制pH的方法是通过pH计控制溶液的pH，Fe（OH）₃、
Al（OH）₃；
（4）在实验室中从Mg（OH）₂获得无水MgCl₂的操作，先在盐酸中溶解，加热浓缩，冷却结晶，过滤沉淀洗涤可得到MgCl₂?6H₂O；为防止镁离子水解应在氯化氢气流中脱水得到氯化镁固体；故答案为：盐酸，过滤，洗涤，在干燥的HCl气流中加热脱水；
（5）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；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：该反应的生成物为Mg（ClO₂）₂和NaCl的混合溶液，NaCl的溶解度随温度变化不大，Mg（ClO₂）₂的溶解度随温度升高而升高，利用两物质的溶解度差异，通过加热蒸发浓缩，冷却结晶，过滤，将Mg（ClO₂）₂与NaCl分离，
制得Mg（ClO₂）₂；

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；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，题目难度中等．