Question

【題目】鎂在航空航天、國防工業等領域有廣泛應用。某小組利用某工廠廢棄物（主要含MgCO3、MgSiO3、Al2O3和Fe2O3）設計回收鎂的工藝流程如下：

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

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

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____________（填化學式）。

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

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

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

(6)參照海水提鎂的某些步驟和上述流程圖，設計經三步由濾渣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，根據實驗目的，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，酸浸過程中采用“粉碎廢料、加熱和攪拌、適當提高稀硫酸的濃度”等措施可以提高酸浸速率；為了提高產品純度，不能引入新的雜質金屬陽離子，因此試劑X可以選擇MgO、MgCO3、氨水，通過可知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，Ksp［Al(OH)3］=3.0 × 10-34， Ksp［Fe(OH)3］=4.0 × 10-38，當Al3+開始沉淀時，溶液中===7500，故答案為：7500；

(5) mkg這種廢料中含有的鎂元素的質量為mkg ×a%，質量分數為b%的wkg鎂錠中含有鎂元素的質量為wkg×b%，則產率=×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：。