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行生產，可制得輕質氧化鎂。

若要求產品盡量不含雜質，而且生產成本較低，請根據表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	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 原料價格表

物質	價格/（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應是________________；/p>

（4）在步驟⑤中發生反應的化學方程式是_____________________________________________。

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調節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條件時生成Fe(OH)3沉淀而除之．雖然漂液和H2O2都可采用，但對比表2提供的原料價格可以看出，漂液比H2O2的價格低得多，所以選漂液最合理；

(2)步驟③的目的在于使除Mg2+以外的各種雜質金屬離子都生成氫氧化物沉淀，以便通過過濾而除去，應加入NaOH，如加入純堿，不能達到較高的PH，且易生成碳酸鎂沉淀，分析表1提供的數據：除去雜質離子合理的pH范圍是3.7＜pH＜9.8，在此范圍內，如果pH過高，就會有大量的Mg2+生成Mg(OH)2而進入沉淀中，從而導致生產成本的提高．為了兼顧產品質量和生產成本，選擇pH=9.8最合理，當然此時Mg2+也會部分生成Mg(OH)2沉淀，但由于鹵塊價格低廉，這點不可避免的損失還是可以承受的，以此保證產品的純度值得；

(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物Mg(OH)2是膠狀沉淀，會造成過濾困難，更重要的是反應過程中不能進行輕化處理，只能得到重質氧化鎂；加純堿生成的中間產物MgCO3呈粗顆粒狀，易過濾，MgCO3在水中經一段時間的加熱會有部分反應生成CO2，由于CO2氣體的產生，使沉淀變得疏松，灼燒沉淀后得到的是輕質氧化鎂．另一方面，對比表2中燒堿和純堿的價格可以看出，純堿比燒堿價格低得多，采用純堿路線既合理又經濟；

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