Question

9．硼泥主要由MgO和SiO₂组成，含有少量Fe₂O₃、FeO、Al₂O₃等杂质．用硼泥生产氢氧化镁的工艺流程如图所示：
  
已知某些氢氧化物沉淀的pH如下表所示：

氢氧化物	开始沉淀时的pH	完全沉淀时的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的电子式为．
（2）滤渣2的主要成分是Fe（OH）₃、Al（OH）₃，向滤渣2中继续加入过量的NaOH溶液，发生反应的离子方程式为Al（OH）₃+OH^-═AlO₂^-+2H₂O．
（3）加入NaOH调节溶液pH=12.0时，发生反应的离子方程式为Mg²⁺+2OH^-═Mg（OH）₂↓．
（4）利用Mg（OH）₂与含SO₂的烟气反应生成MgSO₄，可以使烟气脱硫，该反应的化学方程式为2Mg（OH）₂+2SO₂+O₂═2MgSO₄+2H₂O．
（5）若取a吨硼泥为原料，最后得到b吨Mg（OH）产品（假设生产过程中镁元素无损失），则硼泥中MgO的质量分数为$\frac{20b}{29a}$（用含有a、b的代数式表示）．

Answer 1

分析 硼泥主要由MgO和SiO₂组成，含有少量Fe₂O₃、FeO、Al₂O₃等杂质，加入硫酸，MgO、Fe₂O₃、FeO、Al₂O₃都和硫酸反应，SiO₂不与硫酸反应，滤渣1为SiO₂，过氧化氢具有氧化性，加入的过氧化氢可把亚铁离子氧化成铁离子，加入氢氧化钠，溶液pH升高，铁离子生成氢氧化铁沉淀，铝离子和氢氧根离子形成氢氧化铝沉淀，过滤滤渣2为Fe（OH）₃、Al（OH）₃，滤液中含镁离子，调节PH=12，得到滤渣3Mg（OH）₂，洗涤烘干得到Mg（OH）₂晶体．
（1）MgO为离子化合物，其电子式由阴离子氧离子、阳离子镁离子的电子式组合而成，据此书写；
（2）PH=6，滤渣2的主要成分是Fe（OH）₃、Al（OH）₃，氢氧化铝具有两性，向滤渣2中继续加入过量的NaOH溶液，氢氧化铝溶解；
（3）加入NaOH调节溶液pH=12.0时，镁离子和氢氧根离子反应生成氢氧化镁；
（4）根据Mg（OH）₂与含SO₂的烟气反应生成MgSO₄，反应物必有O₂，据此书写；
（5）根据镁元素守恒计算．

解答 解：硼泥主要由MgO和SiO₂组成，含有少量Fe₂O₃、FeO、Al₂O₃等杂质，加入硫酸，MgO、Fe₂O₃、FeO、Al₂O₃都和硫酸反应，MgO+H₂SO₄═MgSO₄+H₂O，Fe₂O₃+3H₂SO₄═Fe₂（SO₄）₃+3H₂O，FeO+H₂SO₄═FeSO₄+H₂O、Al₂O₃+3H₂SO₄═Al₂（SO₄）₃+3H₂O，SiO₂不与硫酸反应，滤渣1为SiO₂，
过氧化氢具有氧化性，加入的过氧化氢可把亚铁离子氧化成铁离子，H₂O₂+2Fe²⁺+2H⁺═2Fe³⁺+2H₂O；
加入氢氧化钠，溶液pH升高，调PH=6.0，铁离子生成氢氧化铁沉淀，Fe³⁺+3OH^-═Fe（OH）₃↓；
铝离子和氢氧根离子形成氢氧化铝沉淀，Al³⁺+3OH^-═Al（OH）₃↓；过滤滤渣2为Fe（OH）₃、Al（OH）₃，
滤液中含镁离子，调节PH=12，Mg²⁺+2OH^-═Mg（OH）₂↓；得到滤渣3：Mg（OH）₂，洗涤烘干得到Mg（OH）₂晶体．
（1）MgO是离子化合物，由Mg²⁺离子和O^2-离子构成，MgO的电子式，故答案为：；
（2）加入氢氧化钠，溶液pH升高，调PH=6.0，铁离子生成氢氧化铁沉淀，Fe³⁺+3OH^-═Fe（OH）₃↓；铝离子和氢氧根离子形成氢氧化铝沉淀，Al³⁺+3OH^-═Al（OH）₃↓；过滤滤渣2为Fe（OH）₃、Al（OH）₃，氢氧化铝具有两性，向滤渣2中继续加入过量的NaOH溶液，发生反应Al（OH）₃+OH^-═AlO₂^-+2H₂O，
故答案为：Fe（OH）₃、Al（OH）₃；Al（OH）₃+OH^-═AlO₂^-+2H₂O；
（3）滤液中含镁离子，调节PH=12，Mg²⁺+2OH^-═Mg（OH）₂↓，故答案为：Mg²⁺+2OH^-═Mg（OH）₂↓；
（4）氢氧化镁无氧化性，根据信息反应物为Mg（OH）₂、SO₂、产物为MgSO₄，所以反应物必有O₂，所以该反应为：2Mg（OH）₂+2SO₂+O₂═2MgSO₄+2H₂O，
故答案为：2Mg（OH）₂+2SO₂+O₂═2MgSO₄+2H₂O；
（5）设硼泥中MgO的质量分数为x，根据镁原子守恒：$\frac{b×1{0}^{6}g}{58g/mol}=\frac{a×1{0}^{6}g×x}{40g/mol}$，解得x=$\frac{20b}{29a}$，故答案为：$\frac{20b}{29a}$．

点评 本题考查了从硼泥生产氢氧化镁的方法，涉及了电子式、镁、铝、铁及其化合物的性质、氢氧化镁晶体的产率计算等知识，注意沉淀的成分与PH值之间的关系，题目难度中等．