Question

以白云石（主要成分为CaCO₃和MgCO₃）为原料制备氧化镁和轻质碳酸钙的一种工艺流程如下：

已知：K_sp[Mg(OH)₂] = 5×10⁻¹²

（1）白云石高温煅烧所得固体产物的主要成分为_______（填化学式）。

（2）NH₄NO₃溶液呈酸性的原因为_______（用离子方程式表示）。

（3）“浸取”后，c(Mg²⁺)应小于5×10⁻⁶ mol·L⁻¹，则需控制溶液pH ______。

（4）“碳化”反应的化学方程式为_______。

（5）煅烧所得固体的活性与其中CaO含量及固体疏松程度有关。其他条件相同时，将不同温度下的煅烧所得固体样品加入酸化的酚酞溶液中，引起溶液变色所需时间不同，由此可知煅烧所得固体的活性差异。溶液变色的时间与各样品煅烧温度的关系如图所示。当温度高于950 ℃时，煅烧所得固体易板结，活性降低；当温度低于950 ℃时，活性降低的原因为_______。将不同温度下的煅烧所得固体样品加入水中，也可测量其活性，则此时需测量的数据为相同时间后_______与样品煅烧温度之间的关系。

Answer

CaO、MgO NH+ H2ONH3·H2O+H+ ＞11 Ca(NO3)2+ CO2 + 2NH3 = CaCO3↓+ 2NH4NO3 煅烧温度较低，CaCO3未完全分解，CaO的含量偏低 温度

【解析】

白云石(主要成分为CaCO3和MgCO3)高温煅烧得到CaO和MgO，由于铵根水解显酸性，所以之后加入硝酸铵调节pH浸取，使CaO溶解，浸取后溶液中的溶质主要为硝酸钙和一水合氨，过滤掉不溶的MgO，之后向溶液中依次通入过量氨气、二氧化碳，得到碳酸钙。

(1)高温煅烧白云石得到CaO和MgO；

(2)硝酸铵溶液中由于存在铵根的水解所以显碱性，水解方程式为NH+ H2ONH3·H2O+H+；

(3)Ksp[Mg(OH)2] =c2(OHˉ)·c(Mg2+)，当c(Mg2+)=5×10−6 mol·L−1时，c(OHˉ)=mol/L=1×10-3mol/L，此时pH=11，若c(Mg2+)小于5×10−6 mol·L−1，则需要pH>11；

(4)硝酸铵浸取后溶液中的溶质主要为硝酸钙和一水合氨，通入氨气、二氧化碳，发生复分解反应，化学方程式为Ca(NO3)2+ CO2 + 2NH3 = CaCO3↓+ 2NH4NO3；

(5)煅烧温度较低，CaCO3未完全分解，CaO的含量偏低，所以活性降低；氧化钙和水反应放热，氧化钙含量越高与样品与水反应放出的热量越多，所以也可将不同温度下的煅烧所得固体样品加入水中，测量的相同时间后反应液的温度与样品煅烧温度之间的关系，来判断样品的活性。