Question

卤块的主要成分是MgCl₂，此外还含Fe³⁺、Fe²⁺和Mn²⁺等离子。若以它为原料按下图所示工艺流程进行生产，可制得轻质氧化镁（已知其中有一种中间产物是MgCO₃）。

若要求产品尽量不含杂质，而且生产成本较低，根据表1和表2提供的资料，填写空白：

表1生成氢氧化物沉淀的pH

物质	开始沉淀	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

表2原料价格表

物质	价格/元・吨^-1
漂液（含25.2%NaClO）	450
双氧水（含30%H2O2）	2400

已知：Fe²⁺氢氧化物呈絮状，不易从溶液中除去，常将它氧化为Fe³⁺，生成Fe（OH）₃沉淀除去。

（1）在步骤②中加入的试剂X，最佳的选择是______，其反应的离子方程式是        。

（2）在步骤③中如要控制pH=9.8，其目的是______；在步骤④中加入的试剂Y应是______；

（3）在步骤⑤中发生的化学方程式是______。

Answer

（1）NaClO（2分）；2Fe2-+ClO-+2H+=2Fe3++Cl-+H2O（2分）

（2）使除Mg2+以外的各种杂质金属离子都成为氢氧化物沉淀以便除去（2分）；Na2CO3（2分）

（3）MgCO3+H2OMg(OH)2+CO2↑（2分）。

【解析】

试题分析：（1）步骤②是为了将Fe2+氧化成Fe3+，并在控制合适的pH条件时生成Fe(OH)3沉淀而除去。虽然漂液和H2O2都可采用，但对比表2提供的原料价格可以看出，漂液比H2O2的价格低得多，所以选漂液最合理，故答案为：漂液（NaClO），根据电子守恒、电荷守恒及原子守恒，可得该反应的离子方程式是：2Fe2-+ClO-+2H+=2Fe3++Cl-+H2O；（2）步骤③的目的在于使除Mg2+以外的各种杂质金属离子都生成氢氧化物沉淀，以便通过过滤而除去，应加入NaOH，如加入纯碱，不能达到较高的pH，且易生成碳酸镁沉淀，分析表1提供的数据：除去杂质离子合理的pH范围是3.7＜pH＜9.8，在此范围内，如果pH过高，就会有大量的Mg2+生成Mg(OH)2而进入沉淀中，从而导致生产成本的提高。为了兼顾产品质量和生产成本，选择pH=9.8最合理，当然此时Mg2+也会部分生成Mg(OH)2沉淀，但由于卤块价格低廉，这点不可避免的损失还是可以承受的，以此保证产品的纯度值得。故答案为：使除Mg2+以外的各种杂质金属离子都成为氢氧化物沉淀以便除去；步骤④的目的是将Mg2+从溶液中沉淀出来．从MgCl2制得MgO，有两种可行的方法，一种是向溶液中加入烧碱，另一种方法是向溶液中加入纯碱，此处选用后一种方法更合理．一方面，加烧碱生成的中间产物Mg(OH)2是胶状沉淀，会造成过滤困难，更重要的是反应过程中不能进行轻化处理，只能得到重质氧化镁；加纯碱生成的中间产物MgCO3呈粗颗粒状，易过滤，MgCO3在水中经一段时间的加热会有部分反应生成CO2，由于CO2气体的产生，使沉淀变得疏松，灼烧沉淀后得到的是轻质氧化镁。另一方面，对比烧碱和纯碱的价格可以看出，纯碱比烧碱价格低得多，采用纯碱路线既合理又经济，故答案为：纯碱；

（3）步骤⑤中反应的化学方程式为：MgCO3+H2OMg(OH)2+CO2↑。

考点：考查无机化合物的转化生成、分离、提纯等知识。