Question

石棉尾矿主要含有Mg₃(Si₂O₅)(OH)和少量的Fe₂O₃、Al₂O₃。以石棉尾矿为镁源制备碳酸镁晶体(MgCO₃·nH₂O)的工艺如图：

已知“焙烧”过程中的主反应为：Mg₃(Si₂O₅)(OH)₄+5(NH₄)₂SO₄3MgSO₄+10NH₃↑+2SiO₂+7H₂O↑+2SO₃↑

（1）写出焙烧产物NH₃的电子式__。

（2）为提高水浸速率，可采取的措施为__（任写一条即可），“浸渣”的主要成分为___。

（3）①“调节pH除杂”时，除去的杂质离子是__，室温下，若要将溶液中的c(Fe³⁺)降低至4.0×10^-11mol/L，则应控制溶液的pH=___（K_sp[Fe(OH)₃]=4.0×10^-38）。

②“调节pH除杂”时，可以选用的试剂是___。

A．MgO    B．NaOH    C．MgCO₃    D．HNO₃

（4）“沉镁”过程中反应的离子方程式为___。“沉镁”时若温度超过60℃，将产生较多的碱式碳酸镁[Mg₂(OH)₂CO₃]杂质，原因是__。

（5）某小组同学称取15.6gMgCO₃·nH₂O进行热重分析，并绘制剩余固体质量随温度变化的曲线如图所示，则n=__。

Answer

将焙烧后所得固体粉碎或加热或搅拌 SiO2 Fe3+、Al3+ 5 AC Mg2+＋2HCO3-＋(n-1)H2O=MgCO3•nH2O↓＋CO2↑ 升温促进Mg2+水解（或升温促进MgCO3发生不完全水解） 4

【解析】

以石棉尾矿为镁源制备碳酸镁晶体(MgCO3·nH2O)，注意在流程中要除去杂质，即少量的Fe2O3、Al2O3。

（1）N原子最外层有5个电子，与3个H原子共用电子构成稳定的8电子结构，其 NH3的电子式，故答案为：；

（2）为提高水浸速率，可将焙烧渣粉碎或者搅拌来增大固体与液体的接触面积，适当加热也可以提高水浸速率，故答案为：将焙烧后所得固体粉碎或加热或搅拌；根据信息，焙烧”时主反应为：Mg3(Si2O5)(OH)4+5(NH4)2SO43MgSO4+10NH3↑+2SiO2+7H2O↑+2SO3↑，

产物中只有SiO2不溶于水，作为浸渣被除去，故答案为：SiO2；

（3）①本流程的目的是：石棉尾矿为镁源制备碳酸镁晶体(MgCO3·nH2O)，水浸后溶液中存在的杂质离子有Fe3+、Al3+ ，需要调节pH除杂，故答案为：Fe3+、Al3+；

室温下，若要将溶液中的c(Fe3+)降低至4.0×10-11mol/L，根据 Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38可知Ksp[Fe(OH)3]= ，带入数据，解得c(OH-)=1.0×10-9mol·L，c(H+)=1.0×10-9mol·L，pH=5，故答案为：5；

②“调节pH除杂”时，需将pH调至5除去Fe3+、Al3+，并注意不能引入杂质，可以选用的试剂是MgO、MgCO3 、Mg(OH)2 等，故答案为：AC。

（4）“沉镁”过程中，由题意知在含Mg2+的溶液中加入HCO3-要生成MgCO3•nH2O沉淀，同时有CO2气体放出，离子方程式为：Mg2+＋2HCO3-＋(n-1)H2O=MgCO3•nH2O↓＋CO2↑；“沉镁”时若温度超过60℃，升高温度促进M g2+水解生成Mg(OH)2，Mg(OH)2与CO2反应生成的碱式碳酸镁[Mg2(OH)2CO3]杂质，故答案为：Mg2+＋2HCO3-＋(n-1)H2O=MgCO3•nH2O↓＋CO2↑；升温促进Mg2+水解（或升温促进MgCO3发生不完全水解）；

（5）某小组同学称取15.6gMgCO3·nH2O进行热重分析，并绘制剩余固体质量随温度变化的曲线如图所示，MgCO3·nH2O受热分解生成MgO、CO2、H2O，最终剩余固体是MgO，n(MgO)= =0.1mol。根据镁原子守恒，n(MgO)= n(MgCO3)= n(MgCO3·nH2O) =0.1mol，m(MgCO3)=0.1×84g·mol=8.4g，n(H2O)= =0.4mol，则n=4，故答案为：4。