Question

鹵塊的主要成分是MgCl₂，此外還含F(xiàn)e³⁺、Fe²⁺和Mn²⁺等離子．若以它為原料按下圖所示工藝流程進(jìn)行生產(chǎn)，可制得輕質(zhì)氧化鎂．

若要求產(chǎn)品盡量不含雜質(zhì)，而且生產(chǎn)成本較低，根據(jù)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(zhì)	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

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．
表2原料價(jià)格表

物質(zhì)	價(jià)格/元?噸-1
漂液（含25.2%NaClO）	450
雙氧水（含30%H2O2）	2400
燒堿（含98%NaOH）	2100
純堿（含99.5%Na2CO3）	600

（1）在步驟②中加入的試劑X，最佳的選擇是

漂液

，其作用是

使Fe²⁺氧化成為Fe³⁺

；
（2）在步驟③中加入的試劑應(yīng)是

NaOH

；之所以要控制pH=9.8，其目的是

使除Mg²⁺以外的各種雜質(zhì)金屬離子都成為氫氧化物沉淀以便除去

；
（3）在步驟④中加入的試劑Z應(yīng)是

純堿

；
（4）在步驟⑤中發(fā)生的反應(yīng)是

MgCO₃+H₂O=Mg（OH）₂+CO₂

．

Answer 1

分析：為除去Fe²⁺，先將Fe²⁺氧化成Fe³⁺，然后加入NaOH調(diào)節(jié)pH為9.8，然后在濾液中加入純堿將Mg²⁺從溶液中以MgCO₃沉淀出來，然后加熱煮沸可得到Mg（OH）₂，灼燒后得到MgO．

解答：解：（1）步驟②是為了將Fe²⁺氧化成Fe³⁺，并在控制合適的pH條件時(shí)生成Fe（OH）₃沉淀而除之．雖然漂液和H₂O₂都可采用，但對(duì)比表2提供的原料價(jià)格可以看出，漂液比H₂O₂的價(jià)格低得多，所以選漂液最合理，
故答案為：漂液（NaClO），使Fe²⁺氧化成為Fe³⁺；
（2）步驟③的目的在于使除Mg²⁺以外的各種雜質(zhì)金屬離子都生成氫氧化物沉淀，以便通過過濾而除去，應(yīng)加入NaOH，如加入純堿，不能達(dá)到較高的PH，分析表1提供的數(shù)據(jù)：除去雜質(zhì)離子合理的pH范圍是3.7＜pH＜9.8，在此范圍內(nèi)，如果pH過高，就會(huì)有大量的Mg²⁺生成Mg（OH）₂而進(jìn)入沉淀中，從而導(dǎo)致生產(chǎn)成本的提高．為了兼顧產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)成本，選擇pH=9.8最合理，當(dāng)然此時(shí)Mg²⁺也會(huì)部分生成Mg（OH）₂沉淀，但由于鹵塊價(jià)格低廉，這點(diǎn)不可避免的損失還是可以承受的，以此保證產(chǎn)品的純度值得．
故答案為：NaOH，使除Mg²⁺以外的各種雜質(zhì)金屬離子都成為氫氧化物沉淀以便除去；
（3）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(chǎn)物Mg（OH）₂是膠狀沉淀，會(huì)造成過濾困難，更重要的是反應(yīng)過程中不能進(jìn)行輕化處理，只能得到重質(zhì)氧化鎂；加純堿生成的中間產(chǎn)物MgCO₃呈粗顆粒狀，易過濾，MgCO₃在水中經(jīng)一段時(shí)間的加熱會(huì)有部分反應(yīng)生成CO₂，由于CO₂氣體的產(chǎn)生，使沉淀變得疏松，灼燒沉淀后得到的是輕質(zhì)氧化鎂．另一方面，對(duì)比表2中燒堿和純堿的價(jià)格可以看出，純堿比燒堿價(jià)格低得多，采用純堿路線既合理又經(jīng)濟(jì)，故答案為：純堿（Na₂CO₃）；
（4）步驟⑤中反應(yīng)的化學(xué)方程式為：MgCO₃+H₂O

△   .

Mg（OH）₂+CO₂↑，
故答案為：MgCO₃+H₂O

△   .

Mg（OH）₂+CO₂↑．

點(diǎn)評(píng)：本題結(jié)合工業(yè)生產(chǎn)實(shí)際考查無機(jī)化合物的轉(zhuǎn)化生成、分離、提純等問題，題目與難度中等，在明確題目要求的基礎(chǔ)上提取有用信息是解題的關(guān)鍵．