Question

硫酸法是现代氧化铍或氢氧化铍生产中广泛应用的方法之一， 其原理是利用预焙烧破坏铍矿物(绿柱石—3BeO· Al₂O₃·6SiO₂及少量FeO等)的结构与晶型， 再采用硫酸酸解含铍矿物， 使铍、铝、铁等酸溶性金属进入溶液相， 与硅等脉石矿物初步分离， 然后将含铍溶液进行净化、除杂， 最终得到合格的氧化铍( 或氢氧化铍) 产品， 其工艺流程如右图。

已知：（1）铝铵矾的化学式是NH₄Al(SO₄)₂·12H₂O（2）铍元素的化学性质与铝元素相似

根据以上信息回答下列问题：

（1）熔炼物酸浸前通常要进行粉碎，其目的是：                  ；

（2）“蒸发结晶离心除铝”若在中学实验室中进行，完整的操作过程是_____________________洗涤、过滤。

（3）“中和除铁”过程中“中和”所发生反应的离子方程式是__________________，用平衡原理解释“除铁”的过程_____________________。

（4）加入的“熔剂”除了流程中的方解石外，还可以是纯碱、石灰等。其中， 石灰具有价格与环保优势， 焙烧时配料比( m石灰/ m绿柱石) 通常控制为1：3， 焙烧温度一般为1400℃—1500℃ 。若用纯碱作熔剂，SiO₂与之反应的化学方程式是__________________________，若纯碱加入过多则Al₂O₃、BeO也会发生反应，其中BeO与之反应的化学方程式是_______________________，从而会导致酸浸时消耗更多硫酸，使生产成本升高，结合离子方程式回答成本升高的原因_____________________。

Answer

提高铍元素的浸出速率和浸出率；

（1）蒸发浓缩、冷却结晶；

（2）H++NH3·H2O=NH4++H2O；由于存在平衡Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+，氨水中和H+，使c(H+)减小，上述平衡正向移动，使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀而除去；

（3）SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑；BeO+Na2CO3 Na2BeO2+CO2↑；由BeO+2H+=Be2++H2O和BeO22-+4H+=Be2++2H2O可知，BeO转化为BeO22-后将消耗更多硫酸；

【解析】

试题分析：（1）为了提高熔炼物酸浸的反应速率和浸出率，在酸浸前通常要将熔炼物进行粉碎，故答案为：提高铍元素的浸出速率和浸出率；

（2）“蒸发结晶离心除铝”相当于中学实验室中的蒸发结晶操作，完整的操作过程是蒸发浓缩、冷却结晶、洗涤、过滤，故答案为：蒸发浓缩、冷却结晶；

（3）溶液中的硫酸亚铁被氧化生成了硫酸铁，硫酸铁水解，溶液显酸性，加入氨水促进硫酸铁的水解生成氢氧化铁沉淀，因此“中和除铁”过程中“中和”所发生反应的离子方程式是H++NH3·H2O=NH4++H2O，故答案为：H++NH3·H2O=NH4++H2O；由于存在平衡Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+，氨水中和H+，使c(H+)减小，上述平衡正向移动，使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀而除去；

（4）SiO2与纯碱反应的化学方程式为SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑；根据铍元素的化学性质与铝元素相似，则BeO也属于两性氧化物，BeO与纯碱反应的化学方程式为BeO+Na2CO3 Na2BeO2+CO2↑，由于BeO属于两性氧化物，BeO与酸能够反应，BeO+2H+=Be2++H2O，Na2BeO2也能与酸反应，BeO22-+4H+=Be2++2H2O，BeO转化为BeO22-后将消耗更多硫酸，故答案为：SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑；BeO+Na2CO3 Na2BeO2+CO2↑；由BeO+2H+=Be2++H2O和BeO22-+4H+=Be2++2H2O可知，BeO转化为BeO22-后将消耗更多硫酸。

考点：考查了物质制备的工艺流程、化学与技术的相关知识。