Question

石棉尾矿主要含有Mg₃(Si₂O₅)(OH)₄和少量的Fe₂O₃、Al₂O₃。以石棉尾矿为镁源制备碳酸镁晶体(MgCO₃·nH₂O)的工艺流程如下：

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

(1)写出培烧产物NH₃的电子式：______。

(2)为提高水浸速率，可采取的措施为____ (任写一条)，“浸渣”的主要成分的化学式为___。

(3)“沉镁”过程中反应的离子方程式为__________。

(4)流程中可以循环利用的物质是______ (填化学式)。

(5)某小组同学称取13.8 gMgCO₃·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

将焙烧渣粉碎或加热或搅拌 SiO2 Mg2++2+(n-1)H2O＝MgCO3·nH2O↓+CO2↑ (NH4)2SO4 3

【解析】

以石棉尾矿[Mg3(Si2O5)(OH)4和少量的Fe2O3、Al2O3]为原料制备碳酸镁晶体(MgCO3·nH2O)的工艺流程：加入硫酸铵焙烧得到MgSO4、SiO2、Fe2O3、Al2O3，水浸，形成Mg2+、Fe3+、Al3+的溶液，SiO2不溶于水形成浸渣，调至pH将Fe3+、Al3+以氢氧化物的形式过滤除去，向含有镁离子的滤液中加入碳酸氢铵发生反应：Mg2++2+(n-1)H2O＝MgCO3·nH2O↓+CO2↑，洗涤晶体可得，据此解答。

(1)N原子最外层有5个电子，其中3个是未成对电子，结合3个H原子构成稳定的8电子结构，其电子式为；

(2)将焙烧渣粉碎或搅拌可以增大渣粉与液体的接触面积，加热促进分子热运动也可以提高水浸速率；根据题中的方程式Mg3(Si2O5)(OH)4+5(NH4)2SO43MgSO4+10NH3↑+2SiO2+7H2O↑+2SO3↑可知，石棉尾矿加入硫酸铵焙烧得到MgSO4、SiO2、Fe2O3、Al2O3，水浸，只有SiO2不溶于水，作为浸渣被除去；

(3)在含Mg2+的溶液中加入HCO3-，生成MgCO3•nH2O沉淀，同时有CO2气体放出，反应的离子方程式为Mg2++2+(n-1)H2O＝MgCO3·nH2O↓+CO2↑；

(4)“沉镁”过程后的溶液中残余物为(NH4)2SO4，可以重新收集利用于焙烧过程，即循环利用的物质是(NH4)2SO4；

(5)根据精确测定n的值，称取13.8gMgCO3•nH2O进行热重分析，图所示的热重曲线示意图，MgCO3•nH2O受热分解生成MgO、CO2、H2O，最终剩余的固体为MgO4.0g，n（Mg）=4.0g÷40g/mol=0.1mol，则n（MgCO3）=n（Mg）=0.1mol，m（MgCO3）=8.4g，m（H2O）=13.8g-8.4g=5.4g，n（H2O）=5.4g÷18g/mol=0.3mol，1：n=n（MgCO3）：n（H2O）=0.1：0.3，解得：n=3。