Question

【題目】石棉尾礦主要含有Mg3(Si2O5)(OH)和少量的Fe2O3、Al2O3。以石棉尾礦為鎂源制備碳酸鎂晶體(MgCO3·nH2O)的工藝如圖：

已知“焙燒”過程中的主反應(yīng)為：Mg3(Si2O5)(OH)4+5(NH4)2SO43MgSO4+10NH3↑+2SiO2+7H2O↑+2SO3↑

（1）寫出焙燒產(chǎn)物NH3的電子式__。

（2）為提高水浸速率，可采取的措施為__（任寫一條即可），“浸渣”的主要成分為___。

（3）①“調(diào)節(jié)pH除雜”時，除去的雜質(zhì)離子是__，室溫下，若要將溶液中的c(Fe3+)降低至4.0×10-11mol/L，則應(yīng)控制溶液的pH=___（Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38）。

②“調(diào)節(jié)pH除雜”時，可以選用的試劑是___。

A．MgO B．NaOH C．MgCO3 D．HNO3

（4）“沉鎂”過程中反應(yīng)的離子方程式為___。“沉鎂”時若溫度超過60℃，將產(chǎn)生較多的堿式碳酸鎂[Mg2(OH)2CO3]雜質(zhì)，原因是__。

（5）某小組同學(xué)稱取15.6gMgCO3·nH2O進行熱重分析，并繪制剩余固體質(zhì)量隨溫度變化的曲線如圖所示，則n=__。

Answer 1

【答案】 將焙燒后所得固體粉碎或加熱或攪拌 SiO2 Fe3+、Al3+ 5 AC Mg2+＋2HCO3-＋(n-1)H2O=MgCO3nH2O↓＋CO2↑ 升溫促進Mg2+水解（或升溫促進MgCO3發(fā)生不完全水解） 4

【解析】

以石棉尾礦為鎂源制備碳酸鎂晶體(MgCO3·nH2O)，注意在流程中要除去雜質(zhì)，即少量的Fe2O3、Al2O3。

（1）N原子最外層有5個電子，與3個H原子共用電子構(gòu)成穩(wěn)定的8電子結(jié)構(gòu)，其 NH3的電子式，故答案為：；

（2）為提高水浸速率，可將焙燒渣粉碎或者攪拌來增大固體與液體的接觸面積，適當(dāng)加熱也可以提高水浸速率，故答案為：將焙燒后所得固體粉碎或加熱或攪拌；根據(jù)信息，焙燒”時主反應(yīng)為：Mg3(Si2O5)(OH)4+5(NH4)2SO43MgSO4+10NH3↑+2SiO2+7H2O↑+2SO3↑，

產(chǎn)物中只有SiO2不溶于水，作為浸渣被除去，故答案為：SiO2；

（3）①本流程的目的是：石棉尾礦為鎂源制備碳酸鎂晶體(MgCO3·nH2O)，水浸后溶液中存在的雜質(zhì)離子有Fe3+、Al3+ ，需要調(diào)節(jié)pH除雜，故答案為：Fe3+、Al3+；

室溫下，若要將溶液中的c(Fe3+)降低至4.0×10-11mol/L，根據(jù) Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38可知Ksp[Fe(OH)3]= ，帶入數(shù)據(jù)，解得c(OH-)=1.0×10-9mol·L，c(H+)=1.0×10-9mol·L，pH=5，故答案為：5；

②“調(diào)節(jié)pH除雜”時，需將pH調(diào)至5除去Fe3+、Al3+，并注意不能引入雜質(zhì)，可以選用的試劑是MgO、MgCO3 、Mg(OH)2 等，故答案為：AC。

（4）“沉鎂”過程中，由題意知在含Mg2+的溶液中加入HCO3-要生成MgCO3nH2O沉淀，同時有CO2氣體放出，離子方程式為：Mg2+＋2HCO3-＋(n-1)H2O=MgCO3nH2O↓＋CO2↑；“沉鎂”時若溫度超過60℃，升高溫度促進M g2+水解生成Mg(OH)2，Mg(OH)2與CO2反應(yīng)生成的堿式碳酸鎂[Mg2(OH)2CO3]雜質(zhì)，故答案為：Mg2+＋2HCO3-＋(n-1)H2O=MgCO3nH2O↓＋CO2↑；升溫促進Mg2+水解（或升溫促進MgCO3發(fā)生不完全水解）；

（5）某小組同學(xué)稱取15.6gMgCO3·nH2O進行熱重分析，并繪制剩余固體質(zhì)量隨溫度變化的曲線如圖所示，MgCO3·nH2O受熱分解生成MgO、CO2、H2O，最終剩余固體是MgO，n(MgO)= =0.1mol。根據(jù)鎂原子守恒，n(MgO)= n(MgCO3)= n(MgCO3·nH2O) =0.1mol，m(MgCO3)=0.1×84g·mol=8.4g，n(H2O)= =0.4mol，則n=4，故答案為：4。