Question

【題目】硼鐵混合精礦含有硼鎂石[MgBO2(OH)]、磁鐵礦(Fe3O4) 、磁黃鐵礦(Fe2S)、晶質鈾礦(UO2)等，以該礦為原料制備MgSO4H2O和硼酸(H3BO3)的工藝流程如下：

已知：UO22+在pH為4~5的溶液中生成UO2(OH)2沉淀。

回答下列問題：

(1)“酸浸”時，為了提高浸出率可采取的措施有：_______________________(至少答兩個措施)，該步驟中NaClO3可將UO2轉化為UO22+，則該反應的離子方程式為 ________ 。

(2)“除鐵凈化”需要加入 ______ (填化學式)把溶液pH調節至4~5，濾渣的成分是____。

(3)“蒸發濃縮”時，加入固體MgCl2的作用是 ______________________ 。

(4)鐵精礦(Fe3O4、Fe2S)經過一系列加工后，可用于制備氫氧化鐵固體。已知T℃Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-39、Ksp[Fe(OH)2]=8.0×10-16 、Kw=10-a，回答下列問題：

①在T℃，假設Fe3+水解的離子方程式是：Fe3+(aq)+3H2O(l)= Fe(OH)3 (s)+3H+(aq)，則該條件下Fe3+水解反應的平衡常數K=___________(用含a的字母表示)。

②在T℃向飽和的Fe(OH)3、Fe(OH)2混合溶液中，加入少量NaOH固體(忽略溶液體積變化)，則溶液中的會________(填“變大”“變小”或“不變”)，請結合相關數據推理說明：____________________________ 。

Answer 1

【答案】將硼鐵礦粉碎、適當提高硫酸的濃度、攪拌、升高溫度等 3UO2+6H+ +C1O3—= 3UO22-+ +3H2O+C1— MgO Fe(OH)3、UO2(OH)2 增大 Mg2+ 濃度，有利于MgSO4·H2O析出 2.5×10(37—3a) 變大 ====2.0×1022×c（OH-），加入NaOH固體后，溶液的c(OH—)增大，所以變大

【解析】

硼鐵混合精礦含有硼鎂石[MgBO2(OH)]、磁鐵礦(Fe3O4)、磁黃鐵礦(Fe2S)、晶質鈾礦(UO2)等，加入硫酸、NaClO3，NaClO3可將UO2轉化為UO22+，過濾除去少量鐵精礦(Fe3O4、Fe2S)，調節濾液的pH除鐵凈化，可生成氫氧化鐵、UO2(OH)2沉淀，過濾后的溶液中加入氯化鎂，進行蒸發濃縮，趁熱過濾可得到硫酸鎂晶體，濾液中含有硼酸，冷卻結晶得到硼酸(H3BO3)晶體，據此分析解答。

(1)酸浸”時，為了提高浸出率可采取的措施有：攪拌、升高溫度、延長浸出時間、適當提高硫酸的濃度，將硼鐵礦粉碎等；NaClO3可將UO2轉化為UO22+，反應的離子方程式為3UO2+6H++ClO3-=3UO22++3H2O+Cl-，故答案為：將硼鐵礦粉碎、適當提高硫酸的濃度、攪拌、升高溫度等；3UO2+6H++ClO3-=3UO22++3H2O+Cl-；

(2)除鐵凈化時，調節pH，需要避免引入新雜質，可加入MgO或Mg(OH)2等，生成的沉淀為Fe(OH)3、UO2(OH)2，故答案為：MgO或Mg(OH)2；Fe(OH)3、UO2(OH)2；

(3)“蒸發濃縮”時，加入固體MgCl2，可使溶液中鎂離子濃度增大，有利于析出MgSO4H2O，故答案為：增大鎂離子濃度，有利于析出MgSO4H2O；

(4)①在T℃，Fe3+水解方程式為Fe3+(aq)+3H2O(l)═Fe(OH)3(s)+3H+(aq)，則該條件下Fe3+水解反應的平衡常數K====2.5×10(37-3a)，故答案為：2.5×10(37-3a)；

②====2.0×1022×c(OH-)，在T℃向飽和Fe(OH)3、Fe(OH)2的混合溶液中，加入少量NaOH固體，溶液中的c(OH-)增大，則變大，故答案為：變大；====2.0×1022×c(OH-)，加入少量NaOH固體，溶液中的c(OH-)增大，則變大。