Question

工業(yè)利用精煉鎂渣（含有MgO、KCl、MgCl₂、BaCl₂、CaCl₂、FeCl₃等雜質(zhì)）回收MgCl₂的工業(yè)流程如下：

已知：25℃時有關(guān)物質(zhì)的溶度積如下：

物質(zhì)	CaCO3	MgCO3	BaCO3	Mg(OH)2	Fe (OH)3
Ksp	4.96×10－9	6.82×10－6	5.1×10－9	5.61×10－12	2.64×10－38

 
回答下列問題：
（1）寫出溶解時的離子方程式                                     
（2）溶解時溫度不能太高，也不宜太低，要求控制在35℃左右，其理由是             
（3）操作I包含多個操作，分別為                     過濾，洗滌，烘干。烘干時需要減壓烘干，原因是                                                       。
（4）為減少Na₂CO₃的用量和提高產(chǎn)品質(zhì)量，在中和工序（中和后溶液接近中性）結(jié)束前要檢驗溶液中是否存在      離子，選擇檢驗該離子的原因是                   。
（5）母液的主要成分                      。

Answer 1

（16分）
（1）MgO+2H⁺=H₂O+Mg²⁺（2分）
（2）溶解時溫度太低，反應(yīng)速率過慢，溫度太高， HCl會揮發(fā)（3分）
（3）蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶（2分）；降低烘干時的溫度，防止MgCl₂·6H₂O分解（3分）
（4） Ba²⁺（2分）；BaCO₃溶解度僅小于MgCO₃的溶解度，而大于其他物質(zhì)的溶解度，當Ba²⁺除盡時，其它雜質(zhì)已經(jīng)除盡（2分）
（5）KCl 、NaCl和MgCl₂（2分）

解析試題分析：（1）根據(jù)鎂渣組成及各成分的溶解性可知，加入鹽酸的目的是溶解MgO，氧化鎂是堿性氧化物，與過量鹽酸反應(yīng)生成氯化鎂和水，即MgO+2H⁺=H₂O+Mg²⁺；（2）溶解溫度過低，反應(yīng)速率太小，溫度過高，過量的鹽酸易揮發(fā)，促進鐵離子、鎂離子的水解，導致目標產(chǎn)物的生產(chǎn)效率過低；（3）操作I是將過濾所得溶液變?yōu)槁然�鎂的結(jié)晶水合物，根據(jù)混合物分離提純方法可知，該操作是蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥；烘干時溫度過高，六水合氯化鎂能失去結(jié)晶水，因此應(yīng)降低烘干的溫度，防止結(jié)晶水化合物分解，所以采取減壓烘干；（4）讀表中各物質(zhì)的溶度積可知，溶度積：MgCO₃>BaCO₃>CaCO₃>Mg(OH)₂>Fe(OH)₃，根據(jù)沉淀轉(zhuǎn)化的原理可知，MgCO₃(s)+Ba²⁺BaCO₃(s)+Mg²⁺，BaCO₃(s)+Ca²⁺BaCO₃(s)+Ba²⁺，由于目標產(chǎn)物中含有鎂離子，因此不能開始沉淀鎂離子，只能完全沉淀鈣離子、鐵離子、鋇離子，因為BaCO₃溶解度僅小于MgCO₃的溶解度，而大于其他物質(zhì)的溶解度，當Ba²⁺除盡時，其它雜質(zhì)已經(jīng)除盡，因此中和結(jié)束前應(yīng)檢驗溶液中是否存在Ba²⁺；（5）過飽和溶液結(jié)晶析出之后，母液扔是氯化鎂的飽和溶液，此外還有原料中或除雜過程中沒有分離的易溶物（如KCl、NaCl），因此母液的主要成分是MgCl₂、KCl、NaCl。
考點：考查物質(zhì)制備化學工藝流程，涉及關(guān)鍵步驟的離子方程式及控制溫度的原因、混合物分離提純的方法、解釋減壓烘干目標產(chǎn)物的原因、利用溶度積及沉淀轉(zhuǎn)化規(guī)律解釋原因、母液的主要成分的推斷等。