Question

（2009?廣東）某工廠生產硼砂過程中產生的固體廢料，主要含有MgCO₃、MgSiO₃、CaMg（CO₃）₂、Al₂O₃和Fe₂O₃等，回收其中鎂的工藝流程如下：

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

部分陽離子以氫氧化物形式完全深沉時溶液的pH由見上表，請回答下列問題：
（1）“浸出”步驟中，為提高鎂的浸出率，可采取的措施有

升高溫度、攪拌、過濾后再向濾渣中加入硫酸（多次浸取）

（要求寫出兩條）．
（2）濾渣I的主要成分有

Fe（OH）₃ Al（OH）₃

．
（3）從濾液Ⅱ中可回收利用的主要物質有

Na₂SO₄

．
（4）Mg（ClO₃）₂在農業上可用作脫葉劑、催熟劑，可采用復分解反應制備：
MgCl₂+2NaClO₃═Mg（ClO₃）₂+2NaCl
已知四種化合物的溶解度（S）隨溫度（T）變化曲線如下圖所示：

①將反應物按化學反應方程式計量數比混合制備Mg（ClO₃）₂．簡述可制備Mg（ClO₃）₂的原因：

在某一時NaCl最先達到飽和析出；Mg（ClO₃）₂的溶解度隨溫度變化最大；NaCl 的溶解度與其他物質的溶解度有一定的差別．

．
②按①中條件進行制備實驗．在冷卻降溫析出Mg（ClO₃）₂過程中，常伴有NaCl析出，原因是：

降溫前溶液中NaCl以達飽和；降低過程中NaCl溶解度會降低，會少量析出

．除去產品中該雜質的方法是：

重結晶

．

Answer 1

分析：（1）浸出步驟硫酸同固體廢料中主要成份反應，從化學反應速率和化學平衡的影響因素來看，可通過升高溫度提高硫酸鎂的溶解度，或通過攪拌使反應物充分接觸反應，或通過過濾后濾渣多次浸取以提高轉化率；
（2）根據MgCO₃、CaMg（CO₃）₂、Al₂O₃、Fe₂O₃能與硫酸反應，生成了MgSO₄、CaSO₄、Al₂（SO₄）₃和Fe₂（SO₄）₃，其中CaSO₄微溶，形成濾渣；濾液中含有MgSO₄、Al₂（SO₄）₃和Fe₂（SO₄）₃，根據陽離子以氫氧化物形式完全沉淀時溶液的pH，在調節pH至5.5時，Fe³⁺和Al³⁺已經完全沉淀，濾渣I的主要成分是Fe（OH）₃、Al（OH）₃；
（3）上述過濾后濾液中陰離子主要是SO₄^2-，加入NaOH后在調節pH至12.5時Mg²⁺完全沉淀，溶質主要成分是Na₂SO₄；
（4）①根據侯德榜制堿法生成NaHCO₃的原理；
②根據侯德榜制堿法生成NaHCO₃的原理．

解答：解：（1）浸出步驟硫酸同固體廢料中主要成份反應，從化學反應速率和化學平衡的影響因素來看，可通過升高溫度提高硫酸鎂的溶解度，或通過攪拌使反應物充分接觸反應，或通過過濾后濾渣多次浸取以提高轉化率，
故答案為：適當提高反應溫度、增加浸出時間（或其他合理答案）；
（2）因MgCO₃、CaMg（CO₃）₂、Al₂O₃、Fe₂O₃能與硫酸反應，生成了MgSO₄、CaSO₄、Al₂（SO₄）₃和Fe₂（SO₄）₃，其中CaSO₄微溶，形成濾渣；濾液中含有MgSO₄、Al₂（SO₄）₃和Fe₂（SO₄）₃，根據陽離子以氫氧化物形式完全沉淀時溶液的pH，在調節pH至5.5時，Fe³⁺和Al³⁺已經完全沉淀，濾渣I的主要成分是Fe（OH）₃、Al（OH）₃，
故答案為：Fe（OH）₃、Al（OH）₃；
（3）上述過濾后濾液中陰離子主要是SO₄^2-，加入NaOH后在調節pH至12.5時Mg²⁺完全沉淀，溶質主要成分是Na₂SO₄，故答案為：Na₂SO₄；
（4）①反應MgCl₂+2NaClO₃═Mg（ClO₃）₂+2NaCl類似于侯德榜制堿法生成NaHCO₃的原理，因為NaCl溶解度小而從溶液中析出，使反應向生成Mg（ClO₃）₂的方向進行，
故答案為：在某一溫度時，NaCl最先達到飽和析出；Mg（ClO₃）₂的溶解度隨溫度變化的最大；NaCl 的溶解度與其他物質的溶解度有一定的差別；
②同樣是依據①的原理，在降溫的過程中，Mg（ClO₃）₂的溶解度不斷減小，從溶液中析出，在生成Mg（ClO₃）₂的過程中NaCl也不斷生成，但因溶解度沒有增加，所以也伴隨Mg（ClO₃）₂析出；相同溫度時氯化鈉的溶解度最小，因此在冷卻降溫析出Mg（ClO₃）₂過程中一定會析出氯化鈉．由于氯酸鎂和氯化鈉均溶于水，溶于水的可溶性物質一般用結晶和重結晶的方法分離．故答案為：降溫前，溶液中NaCl已達飽和；降低過程中，NaCl溶解度會降低，會少量析出；重結晶．

點評：本題考查考生對常見金屬元素及其化合物主要性質的掌握，以及對離子反應實質的認識；考查考生應用基礎知識解決簡單化學問題的能力以及對圖表的觀察、分析能力．