Question

【題目】鎂在航空航天、國(guó)防工業(yè)等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。某小組利用某工廠廢棄物（主要含MgCO3、MgSiO3、Al2O3和Fe2O3）設(shè)計(jì)回收鎂的工藝流程如下：

(1)酸浸過(guò)程中采用“粉碎廢料、加熱和攪拌、適當(dāng)提高稀硫酸的濃度”等措施的目的是_________________________。

為了提高產(chǎn)品純度，試劑X宜選擇（________________）（填代號(hào)）。

A.CuO B.MgO C.MgCO3 D.氨水

(2)濾渣1的主要成分是____________：濾渣2的主要成分是____________（填化學(xué)式）。

(3)寫(xiě)出生成濾渣3的離子方程式_____________________。

(4)已知：298K，時(shí)，Ksp［Al(OH)3］=3.0 × 10-34， Ksp［Fe(OH)3］=4.0 × 10-38，加入試劑X，當(dāng)Al3+開(kāi)始沉淀時(shí)，溶液中c(Al3+)∕c(Fe3+)=________________。

(5)若廢料中鎂元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為a% ，利用mkg這種廢料按上述流程生產(chǎn)，最終回收到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為b%的鎂錠wkg，則它的產(chǎn)率為________% 。

(6)參照海水提鎂的某些步驟和上述流程圖，設(shè)計(jì)經(jīng)三步由濾渣3得到鎂錠的路線____________。

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】

廢棄物(主要含MgCO3、MgSiO3、Al2O3和Fe2O3)中加入稀硫酸，反應(yīng)生成硫酸鎂、硫酸鋁和硫酸鐵，以及二氧化碳和硅酸沉淀，因此過(guò)濾后的濾渣1為硅酸沉淀，濾液熱中含有硫酸鎂、硫酸鋁和硫酸鐵，根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康�，需要除去鐵離子和鋁離子，因此濾渣3為氫氧化鎂，濾液2中含有鎂離子，則加入試劑X可以除去鐵離子和鋁離子，濾渣2中含有Fe(OH)3、Al(OH)3，據(jù)此分析解答。

(1) 廢棄物(主要含MgCO3、MgSiO3、Al2O3和Fe2O3)中加入稀硫酸，反應(yīng)生成硫酸鎂、硫酸鋁和硫酸鐵，以及二氧化碳和硅酸沉淀，酸浸過(guò)程中采用“粉碎廢料、加熱和攪拌、適當(dāng)提高稀硫酸的濃度”等措施可以提高酸浸速率；為了提高產(chǎn)品純度，不能引入新的雜質(zhì)金屬陽(yáng)離子，因此試劑X可以選擇MgO、MgCO3、氨水，通過(guò)可知pH值，除去鐵離子和鋁離子，故答案為：提高酸浸速率；BCD；

(2)根據(jù)上述分析，濾渣1的主要成分是H2SiO3，濾渣2的主要成分是Fe(OH)3、Al(OH)3，故答案為：H2SiO3；Fe(OH)3、Al(OH)3；

(3) 濾渣3為氫氧化鎂，生成濾渣3的離子方程式為Mg2+ + 2NH3H2O = Mg(OH)2↓ + 2NH4+，故答案為：Mg2+ + 2NH3H2O = Mg(OH)2↓ + 2NH4+；

(4) 298K時(shí)，Ksp［Al(OH)3］=3.0 × 10-34， Ksp［Fe(OH)3］=4.0 × 10-38，當(dāng)Al3+開(kāi)始沉淀時(shí)，溶液中===7500，故答案為：7500；

(5) mkg這種廢料中含有的鎂元素的質(zhì)量為mkg ×a%，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為b%的wkg鎂錠中含有鎂元素的質(zhì)量為wkg×b%，則產(chǎn)率=×100%=%，故答案為：；

(6)濾渣3為氫氧化鎂，可以用足量的鹽酸溶解后得到氯化鎂溶液，再在氯化氫氣氛中蒸發(fā)得到氯化鎂晶體，最終電解熔融的氯化鎂得到鎂，因此得到鎂錠的路線為，故答案為：。