Question

以白云石（化學式表示為MgCO₃?CaCO₃）為原料制備氫氧化鎂的工藝流程如下：

（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

 

．則“輕燒”溫度應不超過

 

．
（2）流程圖中“加熱反應”的化學方程式為

 

．
（3）沉淀過程溶液的pH=9.5，此時溶液中c（Mg²⁺）=

 

．（已知Ksp[Mg（OH）₂]=5.61×10^-12）
（4）該工藝中可以循環(huán)使用的物質(zhì)是

 

、

 

（填化學式）．
（5）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，其優(yōu)點是

 

、

 

．

Answer 1

考點：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應用,制備實驗方案的設計

專題：實驗設計題

分析：流程分析白云石主要成分為MgCO₃?CaCO₃輕燒，從過濾中可以得到CaCO₃、來進行判斷，可知分解的只是碳酸鎂，研磨加入水和硫酸銨加熱，硫酸銨和氧化鎂反應生成氨氣、硫酸鎂和水，過濾加入氨水生成氫氧化鎂沉淀，過濾得到氫氧化鎂固體；
（1）從過濾中可以得到CaCO₃、來進行判斷，可知分解的只是碳酸鎂；從表中可以看出，溫度低于540℃時，物質(zhì)不分解，高于840℃時，碳酸鈣和碳酸鎂都分解，因此該溫度不超過700℃；
（2）加熱的過程是放出氨氣的過程，該過程中因為氧化鎂跟水反應很少，因此涉及到的反應應該為：（NH₄）₂SO₄+MgO

△   .

MgSO₄+2NH₃↑+H₂O
（3）c（Mg²⁺）=

Ksp(Mg(OH)2)

c2(OH-)

=

5.61×10-12

(10-4.5)2

=5.61×10^-3mol/L；
（4）該工藝中可以循環(huán)使用的物質(zhì)是參加反應過程，反應后又生成的物質(zhì)可以循環(huán)使用，流程圖分析判斷（NH₄）₂SO₄ 、NH₃或NH₃?H₂O可以循環(huán)使用；
（5）減少能源消耗、便于CaCO₃分離．

解答： 解：（1）從過濾中可以得到CaCO₃、來進行判斷，可知分解的只是碳酸鎂，分解生成氧化鎂，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，物質(zhì)不分解，高于840℃時，碳酸鈣和碳酸鎂都分解，因此該溫度不超過700℃；
故答案為：CaCO₃、MgO，700℃；
（2）加熱的過程是放出氨氣的過程，該過程中因為氧化鎂跟水反應很少，因此涉及到的反應應該為：（NH₄）₂SO₄+MgO

△   .

MgSO₄+2NH₃↑+H₂O
故答案為：（NH₄）₂SO₄+MgO 

△   .

 MgSO₄+2NH₃↑+H₂O；
（3）依據(jù)溶度積常數(shù)計算得到，沉淀過程溶液的pH=9.5，c（OH-）=10^-4.5mol/L，c（Mg²⁺）=

Ksp(Mg(OH)2)

c2(OH-)

=

5.61×10-12

(10-4.5)2

=5.61×10^-3mol/L；
故答案為：5.61×10^-3mol?L^-1；
（4）該工藝中可以循環(huán)使用的物質(zhì)是參加反應過程，反應后又生成的物質(zhì)可以循環(huán)使用，流程圖分析判斷（NH₄）₂SO₄ 、NH₃或NH₃?H₂O可以循環(huán)使用
故答案為：（NH₄）₂SO₄、NH₃或NH₃?H₂O；
（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；
故答案為：減少能源消耗、便于CaCO₃分離；

點評：本題考查了物質(zhì)分離方法和流程理解應用，主要是混合物分離試劑的作用，產(chǎn)物的分析判斷，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．