Question

9．硼泥主要由MgO和SiO₂組成，含有少量Fe₂O₃、FeO、Al₂O₃等雜質．用硼泥生產氫氧化鎂的工藝流程如圖所示：
  
已知某些氫氧化物沉淀的pH如下表所示：

氫氧化物	開始沉淀時的pH	完全沉淀時的pH
Mg（OH）2	9.3	10.8
Fe（OH）2	7.6	9.6
Fe（OH）3 Al（OH）3	2.7 3.7	3.7 4.7

（1）MgO的電子式為．
（2）濾渣2的主要成分是Fe（OH）₃、Al（OH）₃，向濾渣2中繼續(xù)加入過量的NaOH溶液，發(fā)生反應的離子方程式為Al（OH）₃+OH^-═AlO₂^-+2H₂O．
（3）加入NaOH調節(jié)溶液pH=12.0時，發(fā)生反應的離子方程式為Mg²⁺+2OH^-═Mg（OH）₂↓．
（4）利用Mg（OH）₂與含SO₂的煙氣反應生成MgSO₄，可以使煙氣脫硫，該反應的化學方程式為2Mg（OH）₂+2SO₂+O₂═2MgSO₄+2H₂O．
（5）若取a噸硼泥為原料，最后得到b噸Mg（OH）產品（假設生產過程中鎂元素無損失），則硼泥中MgO的質量分數為$\frac{20b}{29a}$（用含有a、b的代數式表示）．

Answer 1

分析 硼泥主要由MgO和SiO₂組成，含有少量Fe₂O₃、FeO、Al₂O₃等雜質，加入硫酸，MgO、Fe₂O₃、FeO、Al₂O₃都和硫酸反應，SiO₂不與硫酸反應，濾渣1為SiO₂，過氧化氫具有氧化性，加入的過氧化氫可把亞鐵離子氧化成鐵離子，加入氫氧化鈉，溶液pH升高，鐵離子生成氫氧化鐵沉淀，鋁離子和氫氧根離子形成氫氧化鋁沉淀，過濾濾渣2為Fe（OH）₃、Al（OH）₃，濾液中含鎂離子，調節(jié)PH=12，得到濾渣3Mg（OH）₂，洗滌烘干得到Mg（OH）₂晶體．
（1）MgO為離子化合物，其電子式由陰離子氧離子、陽離子鎂離子的電子式組合而成，據此書寫；
（2）PH=6，濾渣2的主要成分是Fe（OH）₃、Al（OH）₃，氫氧化鋁具有兩性，向濾渣2中繼續(xù)加入過量的NaOH溶液，氫氧化鋁溶解；
（3）加入NaOH調節(jié)溶液pH=12.0時，鎂離子和氫氧根離子反應生成氫氧化鎂；
（4）根據Mg（OH）₂與含SO₂的煙氣反應生成MgSO₄，反應物必有O₂，據此書寫；
（5）根據鎂元素守恒計算．

解答 解：硼泥主要由MgO和SiO₂組成，含有少量Fe₂O₃、FeO、Al₂O₃等雜質，加入硫酸，MgO、Fe₂O₃、FeO、Al₂O₃都和硫酸反應，MgO+H₂SO₄═MgSO₄+H₂O，Fe₂O₃+3H₂SO₄═Fe₂（SO₄）₃+3H₂O，FeO+H₂SO₄═FeSO₄+H₂O、Al₂O₃+3H₂SO₄═Al₂（SO₄）₃+3H₂O，SiO₂不與硫酸反應，濾渣1為SiO₂，
過氧化氫具有氧化性，加入的過氧化氫可把亞鐵離子氧化成鐵離子，H₂O₂+2Fe²⁺+2H⁺═2Fe³⁺+2H₂O；
加入氫氧化鈉，溶液pH升高，調PH=6.0，鐵離子生成氫氧化鐵沉淀，Fe³⁺+3OH^-═Fe（OH）₃↓；
鋁離子和氫氧根離子形成氫氧化鋁沉淀，Al³⁺+3OH^-═Al（OH）₃↓；過濾濾渣2為Fe（OH）₃、Al（OH）₃，
濾液中含鎂離子，調節(jié)PH=12，Mg²⁺+2OH^-═Mg（OH）₂↓；得到濾渣3：Mg（OH）₂，洗滌烘干得到Mg（OH）₂晶體．
（1）MgO是離子化合物，由Mg²⁺離子和O^2-離子構成，MgO的電子式，故答案為：；
（2）加入氫氧化鈉，溶液pH升高，調PH=6.0，鐵離子生成氫氧化鐵沉淀，Fe³⁺+3OH^-═Fe（OH）₃↓；鋁離子和氫氧根離子形成氫氧化鋁沉淀，Al³⁺+3OH^-═Al（OH）₃↓；過濾濾渣2為Fe（OH）₃、Al（OH）₃，氫氧化鋁具有兩性，向濾渣2中繼續(xù)加入過量的NaOH溶液，發(fā)生反應Al（OH）₃+OH^-═AlO₂^-+2H₂O，
故答案為：Fe（OH）₃、Al（OH）₃；Al（OH）₃+OH^-═AlO₂^-+2H₂O；
（3）濾液中含鎂離子，調節(jié)PH=12，Mg²⁺+2OH^-═Mg（OH）₂↓，故答案為：Mg²⁺+2OH^-═Mg（OH）₂↓；
（4）氫氧化鎂無氧化性，根據信息反應物為Mg（OH）₂、SO₂、產物為MgSO₄，所以反應物必有O₂，所以該反應為：2Mg（OH）₂+2SO₂+O₂═2MgSO₄+2H₂O，
故答案為：2Mg（OH）₂+2SO₂+O₂═2MgSO₄+2H₂O；
（5）設硼泥中MgO的質量分數為x，根據鎂原子守恒：$\frac{b×1{0}^{6}g}{58g/mol}=\frac{a×1{0}^{6}g×x}{40g/mol}$，解得x=$\frac{20b}{29a}$，故答案為：$\frac{20b}{29a}$．

點評 本題考查了從硼泥生產氫氧化鎂的方法，涉及了電子式、鎂、鋁、鐵及其化合物的性質、氫氧化鎂晶體的產率計算等知識，注意沉淀的成分與PH值之間的關系，題目難度中等．