Question

碱式碳酸镁不溶于水，用途广泛，主要用作橡胶制品的填充剂，能增强橡胶的耐磨性和强度。也可用作油漆和涂料的添加剂，也可用于牙膏、医药和化妆品等工业。以水氯镁石(主要成分为MgCl₂·6H₂O)为原料生产碱式碳酸镁的主要流程如下：

（1）预氨化过程中有Mg(OH)₂沉淀生成，已知常温下K_sp(Mg(OH)₂)＝1.8×10^－11，表示Mg(OH)₂沉淀溶解平衡的方程式为                ，Mg(OH)₂达到沉淀达到沉淀溶解平衡时溶液的pH       （已知：lg36≈1.5）。

（2）已知：常温下K_a1(H₂CO₃)＝4.4×10^－7，K_a2(H₂CO₃)＝4.7×10^－11，K_b(NH₃·H₂O)＝1.8×10^－5，则NH₄HCO₃溶液显         性，c(NH)         c(HCO)（选填“大于”、“小于”、“等于”），该溶液物料守恒表达式为                 。

（3）上述流程中的滤液浓缩结晶，所得主要固体物质的化学式为____________。

（4）高温煅烧碱式碳酸镁得到MgO。取碱式碳酸镁晶体4.84 g，高温煅烧至恒重，得到固体2.00 g和标准状况下CO₂ 0.896 L，则碱式碳酸镁的化学式为                ，写出氯化镁、氨、碳酸氢铵热水解生成碱式碳酸镁的离子方程式                         。

Answer

（1）Mg(OH)2(s)Mg2+(aq) + 2OH－(aq) 10.5

（2）酸 大于 c(NH4＋)+ c(NH3·H2O)＝c(CO32－)+ c(HCO3－) + c(H2CO3)

（3）NH4Cl （4）Mg(OH)2·4MgCO3·5H2O

5Mg2+ + 4HCO3－+ 6NH3 + 7H2O＝Mg(OH)2·4MgCO3·5H2O↓+ 6NH4＋

【解析】

试题分析：水氯镁石（主要成分为MgCl2•6H2O）为原料生产碱式碳酸镁的主要流程：加水溶解，通入氨气，氨气极易溶于水，得到碱性的氨水，再加入碳酸氢铵，再进行热水解可以将镁离子沉淀下来，形成碱式碳酸镁沉淀，过滤即可得到目标化合物。

（1）Mg（OH）2沉淀溶解生成镁离子和氢氧根离子，溶解的离子方程式为Mg（OH）2（s）Mg2+（aq）+2OH-（aq），根据Ksp＝c(Mg2+)c(OH-)2可知，c(OH-)＝，所以溶液的pH＝10+＝10.5。

（2）Ka1（H2CO3＜Kb（NH3•H2O），所以铵根离子的水解程度小于碳酸氢根离子，所以溶液中c（NH4+）＞c（HCO3-），溶液呈碱性，根据氮元素和碳元素守恒可知物料守恒式为c(NH4＋)+ c(NH3·H2O)＝c(CO32－)+ c(HCO3－) + c(H2CO3)；

（3）根据流程判断所得滤液的成分中含有的离子有氯离子和铵根离子，故所得的滤液中含NH4Cl；

（4）碳酸镁可以写成氧化物的表示形式，即xMgO•yH2O•zCO2，根据题意：碱式碳酸镁4.84g，高温煅烧至恒重，得到固体2.00g和标准状况下CO20.896L，即n（CO2）＝0.896L÷22.4L•mol-1=4.00×10-2 mol，n（MgO）＝2.00g÷40g/mol＝5.00×10-2mol，

n（H2O）＝＝5.00×10-2mol，

n（MgO）：n（CO2）：n（H2O）＝5.00×10-2：4.00×10-2：5.00×10-2＝5：4：5，

即x：y：z＝5：4：5，所以碱式碳酸镁的化学式为：Mg(OH)2·4MgCO3·5H2O[或Mg5（OH）2（CO3）4•4H2O]；用氯化镁、氨、碳酸氢铵热水解生成碱式碳酸镁的离子方程式为5Mg2+ + 4HCO3－+ 6NH3 + 7H2O＝Mg(OH)2·4MgCO3·5H2O↓+ 6NH4＋。

【考点定位】本题主要是考查镁的化合物的性质以及制备实验方案的设计

【名师点晴】该题综合性强，计算较复杂，难度较大。本题注意（4）从质量守恒的角度分析，进行化学式的计算，为该题的难点和易错点。解题该类试题时首先要明确原料和产品(包括副产品)，即箭头进出方向，其次依据流程图分析反应原理，紧扣信息，搞清流程中每一步发生了什么反应——知其然，弄清有关反应原理，明确目的(如沉淀反应、除杂、分离)——知其所以然，最后联系储存的知识，有效地进行信息的利用，准确表述和工整书写。物质制备化工生产流程的主线一般为