Question

氢氧化镁是已知用途广泛、极具开发前景的环保材料，广泛应用在阻燃、废水中和、烟气脱硫等方面。镁硅酸盐矿石[主要成分Mg₃Si₂O₅(OH)₄，含氧化铝、氧化铁、氧化亚铁等杂质]可用于生产氢氧化镁，简要工艺流程如下：

已知：几种金属阳离子的氢氧化物沉淀时的pH如下表所示：

	Fe^3+	Al^3+	Fe^2+	Mg^2+
开始沉淀时	1.5	3.3	6.5	9.4
沉淀完全时	3.7	5.2	9.7	12.4

（1）对矿石焙烧的目的是_______________________。

（2）加入H₂O₂溶液反应的离子方程式是___________________。

（3）向溶液Ⅰ中加入的X可以是______________，作用是______________。

（4）加入氨水时，Mg²⁺转化率随温度t的变化如图所示：

①溶液Ⅱ中发生反应的离子方程式是__________________。

②t₁前Mg^2＋转化率增大的原因是__________________；t₁后Mg^2＋转化率下降的原因是（用化学方程式表示）______________。

Answer

改变矿石结构，提高酸浸率 2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O MgO或Mg(OH)2、MgCO3 调节溶液pH至5.2-9.4 Mg2++2NH3·H2OMg(OH)2↓+2NH4+ 升高温度，Mg2＋转化率增大，平衡右移，反应是吸热反应 NH3·H2O NH3↑＋H2O

【解析】溶液Ⅰ中除MgSO4外，还含有少量Fe3+、Al3+、Fe2+等离子，根据题中提供的各种金属离子沉淀的pH值可知，加入双氧水可以将亚铁离子氧化成铁离子，再加入试剂X主要作用是调节溶液pH值，使铁离子沉淀，可以加氧化镁或氢氧化镁等，过滤后在滤液中加入氨水使溶液中镁离子沉淀，得氢氧化镁沉淀，由于要通过使铁离子沉淀的方法除去铁，所以要先氧化再沉淀，根据Mg2+转化率随温度t的变化示意图可知，由于氨水与镁离子反应生成氢氧化镁的反应是吸热反应，所以升高温度，镁离子的转化率增大，但随着温度的升高，氨气在水中的溶解度减小，氨水的浓度减小，会导致Mg2+转化率减小，则

（1）对矿石焙烧的目的是改变矿石结构，在酸浸时提高浸出率，减少所需物质的损失；（2）根据上面的分析可知，要先氧化再沉淀，所以向溶液Ⅰ中加入H2O2是为了将二价铁氧化为三价铁，离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；（3）根据上面的分析可知，向溶液Ⅰ中加入X的作用是调节溶液pH是三价铁离子沉淀，加入的物质不能引入新杂质，可加入MgO或Mg（OH）2、MgCO3，与三价铁水解生成的氢离子反应，使平衡向生成沉淀的方向移动；（4）①向溶液Ⅱ中加入氨水与镁离子反应生成氢氧化镁沉淀，反应的离子方程式是Mg2++2NH3·H2O＝Mg(OH)2↓+2NH4+；②根据上面的分析可知，t1前Mg2+转化率增大的原因是 升高温度，Mg2+转化率增大，平衡右移，反应是吸热反应；t1后Mg2+转化率下降的原因是温度升高导致氨气在水中的溶解度减小，氨水的浓度减小，反应的方程式为 NH3·H2ONH3↑＋H2O。