Question

【題目】某火電廠收捕到的粉煤灰的主要成分為SiO2、Al2O3、FeO、Fe2O3、MgO、TiO2等。研究小組對其進行綜合處理的流程如下：

已知：①常溫下，Ksp[Al(OH)3] ≈ 8.0×10-35；②濾液1中仍有Fe2+剩余③Fe3+完全沉淀時pH為3.7；Al3+完全沉淀時pH為5.0；Fe2+完全沉淀時pH為9.7；

（1）為了提高粉煤灰浸出速率，在“酸浸”時可采取的措施有_________（任寫兩種）。

（2）怎樣判斷TiO2xH2O沉淀已經(jīng)洗滌干凈________________________________。

（3）加入雙氧水的目的是_____________________________________。濾渣2中的成分分別為Al(OH)3和_______________，Al(OH)3沉淀完全時(溶液中離子濃度小于10-5mol/L)，溶液中的c(OH-)為________。

（4）將MgCl26H2O制成無水MgCl2時應(yīng)注意__________________________________。

（5）某同學(xué)以石墨為兩個電極，電解MgCl2溶液以制取金屬鎂。你認(rèn)為他能否獲得成功？_______。用化學(xué)方程式解釋原因___________________________________。

Answer 1

【答案】適當(dāng)升高溫度，適當(dāng)增大硫酸的濃度，攪拌等,取最后一次洗滌液，加入稀鹽酸，無明顯現(xiàn)象 再加入氯化鋇溶液，沒有白色沉淀生成，則可判斷已經(jīng)洗滌干凈。（也可以檢驗Mg2+、Fe2+、Al3+。） 將Fe2+氧化成Fe3+，便于形成Fe(OH)3沉淀，達(dá)到除去鐵元素雜質(zhì)的目的 Fe(OH)3 2×10-10 在HCl氣流的保護下（或者加入鹽酸），小心加熱 否 MgCl2 + 2H2OMgOH)2↓+ H2↑+ Cl2↑

【解析】

從工藝流程看，粉煤灰綜合利用制得FeSO4·7H2O、TiO2、MgCl2·6H2O，故核心元素有鐵、鈦、鎂三種，SiO2、Al2O3為雜質(zhì)，必須除去。以三種物質(zhì)的制備為中心，分析流程中每一步發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，理解每一步操作的目的，從而回答問題。

（1）“酸浸”時用稀硫酸與粉煤灰作用，除SiO2等不溶外，其余都溶解，濾渣1為SiO2等。提高粉煤灰浸出反應(yīng)速率，應(yīng)從影響反應(yīng)速率的因素考慮，可以攪拌使固液充分接觸、適當(dāng)升高溫度、適當(dāng)增大硫酸的濃度等。

（2）濾液1“水解”生成TiO2xH2O沉淀，TiO2xH2O固體表面會吸附少量可溶性的MgSO4、Al2(SO4)3、少量FeSO4等。判斷TiO2xH2O沉淀已經(jīng)洗滌干凈，即通過實驗證明固體表面已經(jīng)無SO42－，方法是：取最后一次洗滌濾出的液體少量，滴加稀鹽酸酸化，無明顯現(xiàn)象，再滴加氯化鋇溶液，沒有白色沉淀生成，則已經(jīng)洗滌干凈。

（3）濾液2中有MgSO4、Al2(SO4)3、少量FeSO4等，加入雙氧水將Fe2+氧化為Fe3+，便于形成Fe(OH)3沉淀，達(dá)到除雜目的。再調(diào)節(jié)pH為5.0使Fe3+、Al3+完全沉淀，故濾渣2為Al(OH)3和Fe(OH)3。據(jù)Al(OH)3(s)Al3++3OH－，Ksp[Al(OH)3] ＝c(Al3+)·c3(OH－)，代入數(shù)據(jù)得c(OH－)＝＝2×10-10mol·L-1。

（4）直接加熱MgCl26H2O會完全水解：MgCl26H2OMg(OH)2+2HCl↑+4H2O。在HCl氣流中加熱脫水可抑制水解，制得無水MgCl2。

（5）以石墨為電極電解MgCl2溶液，陽極反應(yīng)2Cl-－2e-=Cl2↑，陰極反應(yīng)為2H2O+2e-=H2↑+2OH－，總反應(yīng)化學(xué)方程式MgCl2 + 2H2OMgOH)2↓+ H2↑+ Cl2↑，故電解MgCl2溶液不能制得金屬鎂。工業(yè)上常電解熔融氯化鎂制取金屬鎂。