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(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，請(qǐng)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，所以，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____________，其作用是_________________；

（2）在步驟③中加入的試劑應(yīng)是_______________________；之所以要控制pH=9.8，其目的是___________________________________________________________。

（3）在步驟④中加入的試劑Z應(yīng)是________________；/p>

（4）在步驟⑤中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是_____________________________________________。

Answer 1

【答案】漂液(或NaClO) 將Fe2+氧化為Fe3+ 燒堿(或NaOH) 使Fe3+、Mn2+沉淀完全，又盡量減少Mg2+的損失 純堿(或Na2CO3) MgCO3+H2OMg(OH)2↓+CO2↑

【解析】

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。

(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；

(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，且易生成碳酸鎂沉淀，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；

(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)；

(4)步驟⑤中反應(yīng)的化學(xué)方程式為：MgCO3+H2OMg(OH)2↓+CO2↑。