Question

【題目】鹵塊的主要成分是MgCl2，此外還含Fe3+、Fe2+和Mn2+等離子。若以它為原料按下圖所示工藝流程進行生產，可制得輕質氧化鎂（已知其中有一種中間產物是MgCO3）。

若要求產品盡量不含雜質，而且生產成本較低，根據表1和表2提供的資料，填寫空白：

表1生成氫氧化物沉淀的pH

物質	開始沉淀	沉淀完全
Fe（OH）3	2.7	3.7
Fe（OH）2	7.6	9.6
Mn（OH）2	8.3	9.8
Mg（OH）2	9.6	11.1

表2原料價格表

物質	價格/元噸-1
漂液（含25.2%NaClO）	450
雙氧水（含30%H2O2）	2400

已知：Fe2+氫氧化物呈絮狀，不易從溶液中除去，常將它氧化為Fe3+，生成Fe（OH）3沉淀除去。

（1）在步驟②中加入的試劑X，最佳的選擇是______，其反應的離子方程式是 。

（2）在步驟③中如要控制pH=9.8，其目的是______；在步驟④中加入的試劑Y應是______；

（3）在步驟⑤中發生的化學方程式是______。

Answer 1

【答案】（1）NaClO（2分）；2Fe2-+ClO-+2H+=2Fe3++Cl-+H2O（2分）

（2）使除Mg2+以外的各種雜質金屬離子都成為氫氧化物沉淀以便除去（2分）；Na2CO3（2分）

（3）MgCO3+H2OMg(OH)2+CO2↑（2分）。

【解析】

試題分析：（1）步驟②是為了將Fe2+氧化成Fe3+，并在控制合適的pH條件時生成Fe(OH)3沉淀而除去。雖然漂液和H2O2都可采用，但對比表2提供的原料價格可以看出，漂液比H2O2的價格低得多，所以選漂液最合理，故答案為：漂液（NaClO），根據電子守恒、電荷守恒及原子守恒，可得該反應的離子方程式是：2Fe2-+ClO-+2H+=2Fe3++Cl-+H2O；（2）步驟③的目的在于使除Mg2+以外的各種雜質金屬離子都生成氫氧化物沉淀，以便通過過濾而除去，應加入NaOH，如加入純堿，不能達到較高的pH，且易生成碳酸鎂沉淀，分析表1提供的數據：除去雜質離子合理的pH范圍是3.7＜pH＜9.8，在此范圍內，如果pH過高，就會有大量的Mg2+生成Mg(OH)2而進入沉淀中，從而導致生產成本的提高。為了兼顧產品質量和生產成本，選擇pH=9.8最合理，當然此時Mg2+也會部分生成Mg(OH)2沉淀，但由于鹵塊價格低廉，這點不可避免的損失還是可以承受的，以此保證產品的純度值得。故答案為：使除Mg2+以外的各種雜質金屬離子都成為氫氧化物沉淀以便除去；步驟④的目的是將Mg2+從溶液中沉淀出來．從MgCl2制得MgO，有兩種可行的方法，一種是向溶液中加入燒堿，另一種方法是向溶液中加入純堿，此處選用后一種方法更合理．一方面，加燒堿生成的中間產物Mg(OH)2是膠狀沉淀，會造成過濾困難，更重要的是反應過程中不能進行輕化處理，只能得到重質氧化鎂；加純堿生成的中間產物MgCO3呈粗顆粒狀，易過濾，MgCO3在水中經一段時間的加熱會有部分反應生成CO2，由于CO2氣體的產生，使沉淀變得疏松，灼燒沉淀后得到的是輕質氧化鎂。另一方面，對比燒堿和純堿的價格可以看出，純堿比燒堿價格低得多，采用純堿路線既合理又經濟，故答案為：純堿；

（3）步驟⑤中反應的化學方程式為：MgCO3+H2OMg(OH)2+CO2↑。