Question

硼铁混合精矿含有硼镁石[MgBO₂(OH)]、磁铁矿(Fe₃O₄) 、磁黄铁矿(Fe₂S)、晶质铀矿(UO₂)等，以该矿为原料制备MgSO₄•H₂O和硼酸(H₃BO₃)的工艺流程如下：

已知：UO₂²⁺在pH为4~5的溶液中生成UO₂(OH)₂沉淀。

回答下列问题：

(1)“酸浸”时，为了提高浸出率可采取的措施有：_______________________(至少答两个措施)，该步骤中NaClO₃可将UO₂转化为UO₂²⁺，则该反应的离子方程式为 ________ 。

(2)“除铁净化”需要加入  ______ (填化学式)把溶液pH调节至4~5，滤渣的成分是____。

(3)“蒸发浓缩”时，加入固体MgCl₂的作用是 ______________________ 。

(4)铁精矿(Fe₃O₄、Fe₂S)经过一系列加工后，可用于制备氢氧化铁固体。已知T℃K_sp[Fe(OH)₃]=4.0×10^-39、K_sp[Fe(OH)₂]=8.0×10^-16 、K_w=10^-a，回答下列问题：

①在T℃，假设Fe³⁺水解的离子方程式是：Fe³⁺(aq)+3H₂O(l)= Fe(OH)₃ (s)+3H⁺(aq)，则该条件下Fe³⁺水解反应的平衡常数K=___________(用含a的字母表示)。

②在T℃向饱和的Fe(OH)₃、Fe(OH)₂混合溶液中，加入少量NaOH固体(忽略溶液体积变化)，则溶液中的会________(填“变大”“变小”或“不变”)，请结合相关数据推理说明：____________________________ 。

Answer

将硼铁矿粉碎、适当提高硫酸的浓度、搅拌、升高温度等 3UO2+6H+ +C1O3—= 3UO22-+ +3H2O+C1— MgO Fe(OH)3、UO2(OH)2 增大 Mg2+ 浓度，有利于MgSO4·H2O析出 2.5×10(37—3a) 变大 ====2.0×1022×c（OH-），加入NaOH固体后，溶液的c(OH—)增大，所以变大

【解析】

硼铁混合精矿含有硼镁石[MgBO2(OH)]、磁铁矿(Fe3O4)、磁黄铁矿(Fe2S)、晶质铀矿(UO2)等，加入硫酸、NaClO3，NaClO3可将UO2转化为UO22+，过滤除去少量铁精矿(Fe3O4、Fe2S)，调节滤液的pH除铁净化，可生成氢氧化铁、UO2(OH)2沉淀，过滤后的溶液中加入氯化镁，进行蒸发浓缩，趁热过滤可得到硫酸镁晶体，滤液中含有硼酸，冷却结晶得到硼酸(H3BO3)晶体，据此分析解答。

(1)酸浸”时，为了提高浸出率可采取的措施有：搅拌、升高温度、延长浸出时间、适当提高硫酸的浓度，将硼铁矿粉碎等；NaClO3可将UO2转化为UO22+，反应的离子方程式为3UO2+6H++ClO3-=3UO22++3H2O+Cl-，故答案为：将硼铁矿粉碎、适当提高硫酸的浓度、搅拌、升高温度等；3UO2+6H++ClO3-=3UO22++3H2O+Cl-；

(2)除铁净化时，调节pH，需要避免引入新杂质，可加入MgO或Mg(OH)2等，生成的沉淀为Fe(OH)3、UO2(OH)2，故答案为：MgO或Mg(OH)2；Fe(OH)3、UO2(OH)2；

(3)“蒸发浓缩”时，加入固体MgCl2，可使溶液中镁离子浓度增大，有利于析出MgSO4•H2O，故答案为：增大镁离子浓度，有利于析出MgSO4•H2O；

(4)①在T℃，Fe3+水解方程式为Fe3+(aq)+3H2O(l)═Fe(OH)3(s)+3H+(aq)，则该条件下Fe3+水解反应的平衡常数K====2.5×10(37-3a)，故答案为：2.5×10(37-3a)；

②====2.0×1022×c(OH-)，在T℃向饱和Fe(OH)3、Fe(OH)2的混合溶液中，加入少量NaOH固体，溶液中的c(OH-)增大，则变大，故答案为：变大；====2.0×1022×c(OH-)，加入少量NaOH固体，溶液中的c(OH-)增大，则变大。