Question

【題目】以白云石（化學(xué)式表示為MgCO3·CaCO3)為原料制備氫氧化鎂的工藝流程如下：

已知：①白云石加熱過(guò)程中，固體失重百分比與溫度的關(guān)系如下圖所示:

② Ksp[Mg(OH)2]=5.61×10-12。

（1）根據(jù)流程圖判斷白云石“輕燒”后固體產(chǎn)物的主要成份 _____（填化學(xué)式）。結(jié)合上圖判斷“輕燒”溫度應(yīng)不超過(guò) _____。

（2）“加熱反應(yīng)”的化學(xué)方程式為_________________________。

（3）沉淀過(guò)程溶液的pH=9.5，此時(shí)溶液中c(Mg2+)= _______（已知）。

（4）該工藝中可以循環(huán)使用的物質(zhì)是________（填化學(xué)式）。

（5）傳統(tǒng)工藝將白云石分解為氧化鎂和氧化鈣后提取，從環(huán)境保護(hù)的用度分析，該工藝采用輕燒白云石的方法，其優(yōu)點(diǎn)是__________________________。

Answer 1

【答案】 CaCO3、MgO 700°C (NH4)2SO4+MgO=MgSO4+2NH3+H2O 5.61×10-3mol/L (NH4)2SO4、NH3或NH3·H2O 減少 CO2的排放。

【解析】流程分析白云石主要成分為MgCO3CaCO3輕燒，從過(guò)濾中可以得到CaCO3來(lái)進(jìn)行判斷，分解的只是碳酸鎂，研磨加入水和硫酸銨加熱，硫酸銨和氧化鎂反應(yīng)生成氨氣、硫酸鎂和水，過(guò)濾加入氨水生成氫氧化鎂沉淀，過(guò)濾得到氫氧化鎂固體；則

（1）從過(guò)濾中可以得到CaCO3來(lái)進(jìn)行判斷分解的只是碳酸鎂，分解生成氧化鎂，因此白云石“輕燒”后固體產(chǎn)物的主要成份CaCO3、MgO；從表中可以看出，溫度低于540℃時(shí)，物質(zhì)不分解，高于840℃時(shí)，碳酸鈣和碳酸鎂都分解，因此該溫度不超過(guò)700℃；（2）加熱的過(guò)程是放出氨氣的過(guò)程，該過(guò)程中因?yàn)檠趸�鎂跟水反應(yīng)很少，因此涉及到的反應(yīng)應(yīng)該為：(NH4)2SO4+MgOMgSO4+2NH3↑+H2O；（3）依據(jù)溶度積常數(shù)計(jì)算得到，沉淀過(guò)程溶液的pH=9.5，c（OH－）＝10－4.5mol/L，c（Mg2+）＝Ksp(Mg(OH)2)/c2(OH)＝5.61×1012/(104.5)2＝5.61×10－3mol/L；（4）該工藝中可以循環(huán)使用的物質(zhì)是參加反應(yīng)過(guò)程，反應(yīng)后又生成的物質(zhì)，流程圖分析判斷（(NH4)2SO4、NH3或NH3·H2O可以循環(huán)使用；（5）分析流程可知，傳統(tǒng)工藝將白云石分解為氧化鎂和氧化鈣后提取，該工藝采用輕燒白云石的方法可以減少能源消耗、便于CaCO3分離，同時(shí)也減少CO2排放。