Question

8．氫氧化鎂是一種用途廣泛、極具開(kāi)發(fā)前景的環(huán)保材料，廣泛應(yīng)用在阻燃、廢水中和、煙氣脫硫等方面．鎂硅酸鹽礦石（主要成分Mg₃Si₂O₅（OH）₄，含氧化鋁、氧化鐵、氧化亞鐵等雜質(zhì)）可用于生產(chǎn)氫氧化鎂，簡(jiǎn)要工藝流程如圖1：

已知：幾種金屬陽(yáng)離子的氫氧化物沉淀時(shí)的pH如下表所示：

	Fe3+	Al3+	Fe2+	Mg2+
開(kāi)始沉淀時(shí)	1.5	3.3	6.5	9.4
沉淀完全時(shí)	3.7	5.2	9.7	12.4

（1）對(duì)礦石焙燒的目的是改變礦石結(jié)構(gòu)，提高酸浸率．
（2）加入H₂O₂溶液反應(yīng)的離子方程式是2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O．
（3）向溶液Ⅰ中加入的X可以是MgO或Mg（OH）₂、MgCO₃，
作用是調(diào)節(jié)溶液pH．
（4）加入氨水時(shí)，Mg²⁺轉(zhuǎn)化率隨溫度t的變化如圖2所示：
①溶液Ⅱ中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是Mg²⁺+2NH₃•H₂O=Mg（OH）₂↓+2NH₄⁺．
②t₁前Mg²⁺轉(zhuǎn)化率增大的原因是鎂離子與氨水反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，升高溫度，平衡右移，Mg²⁺轉(zhuǎn)化率增大；
t₁后Mg²⁺轉(zhuǎn)化率下降的原因是（用化學(xué)方程式表示）NH₃•H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃↑+H₂O．

Answer 1

分析 溶液Ⅰ中除MgSO₄外，還含有少量Fe³⁺、Al³⁺、Fe²⁺等離子，根據(jù)題中提供的各種金屬離子沉淀的pH值可知，加入雙氧水可以將亞鐵離子氧化成鐵離子，再加入試劑X主要作用是調(diào)節(jié)溶液pH值，使鐵離子沉淀，可以加氧化鎂或氫氧化鎂等，過(guò)濾后在濾液中加入氨水使溶液中鎂離子沉淀，得氫氧化鎂沉淀，由于要通過(guò)使鐵離子沉淀的方法除去鐵，所以要先氧化再沉淀，根據(jù)Mg²⁺轉(zhuǎn)化率隨溫度t的變化示意圖可知，由于氨水與鎂離子反應(yīng)生成氫氧化鎂的反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，所以升高溫度，鎂離子的轉(zhuǎn)化率增大，但隨著溫度的升高，氨氣在水中的溶解度減小，氨水的濃度減小，會(huì)導(dǎo)致Mg²⁺轉(zhuǎn)化率減小，以此解答該題．

解答 解：溶液Ⅰ中除MgSO₄外，還含有少量Fe³⁺、Al³⁺、Fe²⁺等離子，根據(jù)題中提供的各種金屬離子沉淀的pH值可知，加入雙氧水可以將亞鐵離子氧化成鐵離子，再加入試劑X主要作用是調(diào)節(jié)溶液pH值，使鐵離子沉淀，可以加氧化鎂或氫氧化鎂等，過(guò)濾后在濾液中加入氨水使溶液中鎂離子沉淀，得氫氧化鎂沉淀，由于要通過(guò)使鐵離子沉淀的方法除去鐵，所以要先氧化再沉淀，根據(jù)Mg²⁺轉(zhuǎn)化率隨溫度t的變化示意圖可知，由于氨水與鎂離子反應(yīng)生成氫氧化鎂的反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，所以升高溫度，鎂離子的轉(zhuǎn)化率增大，但隨著溫度的升高，氨氣在水中的溶解度減小，氨水的濃度減小，會(huì)導(dǎo)致Mg²⁺轉(zhuǎn)化率減小，
（1）對(duì)礦石焙燒的目的是改變礦石結(jié)構(gòu)，在酸浸時(shí)提高浸出率，減少所需物質(zhì)的損失，
故答案為：改變礦石結(jié)構(gòu)，提高酸浸率；
（2）根據(jù)上面的分析可知，要先氧化再沉淀，所以向溶液Ⅰ中加入H₂O₂是為了將二價(jià)鐵氧化為三價(jià)鐵，離子方程式為2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，
故答案為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
（3）根據(jù)上面的分析可知，向溶液Ⅰ中加入X的作用是調(diào)節(jié)溶液pH是三價(jià)鐵離子沉淀，加入的物質(zhì)不能引入新雜質(zhì)，可加入MgO或Mg（OH）₂、MgCO₃，與三價(jià)鐵水解生成的氫離子反應(yīng)，使平衡向生成沉淀的方向移動(dòng)，
故答案為：MgO或Mg（OH）₂、MgCO₃；調(diào)節(jié)溶液pH；
（4）①向溶液Ⅱ中加入氨水與鎂離子反應(yīng)生成氫氧化鎂沉淀，反應(yīng)的離子方程式是 Mg²⁺+2NH₃•H₂O=Mg（OH）₂↓+2NH₄⁺，
故答案為：Mg²⁺+2NH₃•H₂O=Mg（OH）₂↓+2NH₄⁺；
②根據(jù)上面的分析可知，t₁前Mg²⁺轉(zhuǎn)化率增大的原因是 升高溫度，Mg²⁺轉(zhuǎn)化率增大，平衡右移，反應(yīng)是吸熱反應(yīng)；t₁后Mg²⁺轉(zhuǎn)化率下降的原因是氨氣在水中的溶解度減小，氨水的濃度減小，反應(yīng)的方程式為 NH₃•H₂O $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ NH₃↑+H₂O，
故答案為：鎂離子與氨水反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，升高溫度，平衡右移，Mg²⁺轉(zhuǎn)化率增大；NH₃•H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃↑+H₂O．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)制備方案，涉及物質(zhì)分離提純、離子沉淀的條件選擇、化學(xué)平衡的影響因素、離子方程式的書(shū)寫(xiě)、沉淀轉(zhuǎn)化的原理應(yīng)用，側(cè)重于學(xué)生的分析能力和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾�，難度中等．