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硫酸法是现代氧化铍或氢氧化铍生产中广泛应用的方法之一,其原理是利用预焙烧破坏铍矿物(绿柱石-3BeO•Al2O3•6SiO2及少量FeO等)的结构与晶型,再采用硫酸酸解含铍矿物,使铍、铝、铁
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硫酸法是现代氧化铍或氢氧化铍生产中广泛应用的方法之一,其原理是利用预焙烧破坏铍矿物(绿柱石-3BeO•Al2O3•6SiO2及少量FeO等)的结构与晶型,再采用硫酸酸解含铍矿物,使铍、铝、铁等酸溶性金属进入溶液相,与硅等脉石矿物初步分离,然后将含铍溶液进行净化、除杂,最终得到合格的氧化铍( 或氢氧化铍) 产品,其工艺流程如图.
已知:铝铵矾的化学式是NH4Al(SO4)2•12H2O铍元素的化学性质与铝元素相似
根据以上信息回答下列问题:
(1)熔炼物酸浸前通常要进行粉碎,其目的是:___;
(2)“蒸发结晶离心除铝”若在中学实验室中进行,完整的操作过程是___洗涤、过滤.
(3)“中和除铁”过程中“中和”所发生反应的离子方程式是___,用平衡原理解释“除铁”的过程___.
(4)加入的“熔剂”除了流程中的方解石外,还可以是纯碱、石灰等.其中,石灰具有价格与环保优势,焙烧时配料比(m石灰/m绿柱石)通常控制为1:3,焙烧温度一般为1400℃-1500℃.若用纯碱作熔剂,SiO2与之反应的化学方程式是___,若纯碱加入过多则Al2O3、BeO也会发生反应,其中BeO与之反应的化学方程式是___,从而会导致酸浸时消耗更多硫酸,使生产成本升高,结合离子方程式回答成本升高的原因___.
已知:铝铵矾的化学式是NH4Al(SO4)2•12H2O铍元素的化学性质与铝元素相似
根据以上信息回答下列问题:
(1)熔炼物酸浸前通常要进行粉碎,其目的是:___;
(2)“蒸发结晶离心除铝”若在中学实验室中进行,完整的操作过程是___洗涤、过滤.
(3)“中和除铁”过程中“中和”所发生反应的离子方程式是___,用平衡原理解释“除铁”的过程___.
(4)加入的“熔剂”除了流程中的方解石外,还可以是纯碱、石灰等.其中,石灰具有价格与环保优势,焙烧时配料比(m石灰/m绿柱石)通常控制为1:3,焙烧温度一般为1400℃-1500℃.若用纯碱作熔剂,SiO2与之反应的化学方程式是___,若纯碱加入过多则Al2O3、BeO也会发生反应,其中BeO与之反应的化学方程式是___,从而会导致酸浸时消耗更多硫酸,使生产成本升高,结合离子方程式回答成本升高的原因___.
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答案和解析
(1)增大反应物接触面积,增大反应速率,所以将熔炼物酸浸前通常要进行粉碎,其目的是提高铍元素的浸出速率和浸出率,故答案为:提高铍元素的浸出速率和浸出率;
(2)“蒸发结晶离心除铝”若在中学实验室中进行,完整的操作过程蒸发浓缩、冷却结晶、洗涤、过滤,
故答案为:蒸发浓缩、冷却结晶;
(3)“中和除铁”过程中“中和”实质上是利用氨水和溶液中氢离子反应,离子方程式为H++NH3•H2O=NH4++H2O;由于存在平衡Fe3++3H2O⇌Fe(OH)3+3H+,氨水中和H+,使c(H+)减小,上述平衡正向移动,使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀而除去,
故答案为:H++NH3•H2O=NH4++H2O;由于存在平衡Fe3++3H2O⇌Fe(OH)3+3H+,氨水中和H+,使c(H+)减小,上述平衡正向移动,使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀而除去;
(4)高温条件下,碳酸钠和二氧化硅反应生成硅酸钠和二氧化碳,反应方程式为SiO2+Na2CO3
Na2SiO3+CO2↑;高温条件下,BeO和碳酸钠反应生成铍酸钠和二氧化碳,反应方程式为BeO+Na2CO3
Na2BeO2+CO2↑,由BeO+2H+=Be2++H2O和BeO22-+4H+=Be2++2H2O可知,BeO转化为BeO22-后将消耗更多硫酸,
故答案为:SiO2+Na2CO3
Na2SiO3+CO2↑;BeO+Na2CO3
Na2BeO2+CO2↑;由BeO+2H+=Be2++H2O和BeO22-+4H+=Be2++2H2O可知,BeO转化为BeO22-后将消耗更多硫酸.
(2)“蒸发结晶离心除铝”若在中学实验室中进行,完整的操作过程蒸发浓缩、冷却结晶、洗涤、过滤,
故答案为:蒸发浓缩、冷却结晶;
(3)“中和除铁”过程中“中和”实质上是利用氨水和溶液中氢离子反应,离子方程式为H++NH3•H2O=NH4++H2O;由于存在平衡Fe3++3H2O⇌Fe(OH)3+3H+,氨水中和H+,使c(H+)减小,上述平衡正向移动,使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀而除去,
故答案为:H++NH3•H2O=NH4++H2O;由于存在平衡Fe3++3H2O⇌Fe(OH)3+3H+,氨水中和H+,使c(H+)减小,上述平衡正向移动,使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀而除去;
(4)高温条件下,碳酸钠和二氧化硅反应生成硅酸钠和二氧化碳,反应方程式为SiO2+Na2CO3
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故答案为:SiO2+Na2CO3
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