Question

鎂是“國防金屬”，從海水中提取鎂通常要經歷三大步驟見下圖:

請回答下列問題:
(1)步驟1是提高海水中Mg²⁺濃度，方法是                。
(2)步驟2的離子方程式為                     。
已知Mg(OH)₂的Ksp＝5.61×10^-12，假設濃縮海水中MgCI₂濃度為3mo1/L，則要使Mg²⁺形成Mg( OH )₂沉淀，則加入沉淀劑后海水中的OH^-濃度至少要達到                 。
工業生產為了獲得更高的利潤，根據表1分析，最合理的沉淀劑是_          ，生產這種沉淀劑的方法是                                                            。
表1試劑價格

試劑	KOH	NaOH	Ca(OH)2
價格（元／噸）	6800	3200	1200

 
(3)步驟3如何實現?兩位同學設計下列方案:

這兩種方案是否合理?請你評價:
方案一:                                                                  。
方案二:                                                                  。
你的設計方案是什么?寫出流程圖:
                                                                           。

Answer 1

（15分）（1）取海水曬鹽后的苦鹵水作原料（其它合理答案給分，2分）
（2）Mg^2＋＋2OH^－＝Mg(OH)₂↓或Mg^2＋＋Ca(OH)₂＝Mg(OH)₂↓＋Ca^2＋（2分）；×10^－6mol/L（2分，回答1.36×10^－6mol/L也可）；Ca(OH)₂（1分）；以海邊的貝殼高溫分解制生石灰，生石灰與水反應制得石灰乳（2分）
（3）方案一：不合理，H₂、C或CO均不能還原MgO（2分）
方案二：不合理，MgO熔點高，能耗大，不經濟（2分）
合理方案：（2分）

試題分析：（1）海水Mg²⁺中濃度很小，因此提高海水中Mg²⁺濃度的方法是取海水曬鹽后的苦鹵水作原料。
（2）步驟2的目的是將Mg²⁺轉化為氫氧化鎂沉淀，所以有關反應的離子方程式為Mg^2＋＋2OH^－＝Mg(OH)₂↓或Mg^2＋＋Ca(OH)₂＝Mg(OH)₂↓＋Ca^2＋；根據氫氧化鎂的溶度積常數可知，濃縮海水中MgCI₂濃度為3mo1/L，要使Mg²⁺形成Mg( OH )₂沉淀，則加入沉淀劑后海水中的OH^-濃度至少要達到＝×10^－6mol/L；從經濟效益和來源來看，最合理的沉淀劑應該是氫氧化鈣。產生氫氧化鈣的方法是以海邊的貝殼高溫分解制生石灰，生石灰與水反應制得石灰乳。
（3）由于H₂、C或CO均不能還原MgO所以方案一不合理；又因為MgO熔點高，能耗大，不經濟，因此方案二也不合理；正確的方案應該是將氫氧化鎂轉化為氯化鎂，然后電解熔融的氯化鎂即可。流程圖如下：。