七水硫酸镁(MgSO4·7H2O)为白色细小四角柱状结晶,无臭,味苦,在干燥空气中易风化,易溶于水,微溶于甘油,微溶于乙醇,热至68℃以上熔化。在印染、造纸和医药等工业上都有广泛的应用,利用化工厂生产硼砂的废渣--硼镁泥可制取七水硫酸镁。
表1 硼镁泥的主要化学成分
表2 部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH
硼镁泥制取七水硫酸镁的工艺流程如下
根据以上流程图并参考表格数据,试回答下列问题:
(1)硼镁泥是硼镁矿生产硼砂(Na2B4O7·10H2O)时的废渣。将硼镁矿(2MgO·B2O3)煅烧、粉碎后加水和纯碱,在加热加压下通入CO2可得硼砂。此反应为熵减小反应,试写出反应方程式__________________
(2)沉淀A中除二氧化硅外,还含有硼酸,硼酸微溶于水,为一元弱酸,其酸性不来源于羟基的电离,写出硼酸水溶液电离方程式_____________________
(3)CaSO4的溶解度随温度升高变化不明显,在得到沉淀C时,对蒸发浓缩后的溶液却要进行趁热过滤,原因是______________________
(4)经对沉淀B进行分析,发现其中含有二氧化锰,用化学方程式解释原因:_______________________
(5)用正三辛胺(TOA)做萃取剂,磺化煤油做稀释剂,通过有机萃取也可以用来除去硫酸镁浸出液中的铁。其主要反应如下
Fe3++H2O=Fe(OH)2++H+ (1)
Fe(OH)2++SO42-=Fe(OH)SO4 (2)
2R3N+H2SO4=(R3NH)2SO4 (3)
Fe(OH)SO4+(R3NH)2SO4=Fe(OH)SO4+(R3NH)2SO4 (4)
试问:浸出液初始pH须加H2SO4调至0.9左右,pH>1.5时不利于萃取。试给出须加H2SO4的两个理由
________pH<0.5亦不利于萃取,给出其主要原因_____________________。
(1)2MgO·B2O3+Na2CO3+CO2=Na2B4O7+2MgCO3
(2)H3BO3+H2OH++[B(OH)4]-
(3)防止较低温度下七水硫酸镁晶体析出
(4)Mn2++ClO-+H2O=MnO2↓+2H++Cl-
(5)碱性条件下,Fe3+会水解,生成Fe(OH)2+和Fe(OH)3,无法萃取,要生成Fe(OH)SO4·(R3NH)2SO4,需要H2SO4作反应物;酸性太强,Fe(OH)2+被破坏为Fe3+,(R3NH)2SO4+H2SO4=2(R3NH)HSO4,不能生成 Fe(OH)SO4·(R3NH)2SO4