Question

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，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，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

漂液

，其作用是

使Fe²⁺氧化成為Fe³⁺

；
（2）在步驟③中加入的試劑應是

NaOH

；之所以要控制pH=9.8，其目的是

使除Mg²⁺以外的各種雜質金屬離子都成為氫氧化物沉淀以便除去

；
（3）在步驟④中加入的試劑Z應是

純堿

；
（4）在步驟⑤中發(fā)生的反應是

MgCO₃+H₂O=Mg（OH）₂+CO₂

．

Answer 1

分析：為除去Fe²⁺，先將Fe²⁺氧化成Fe³⁺，然后加入NaOH調節(jié)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．

解答：解：（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，
故答案為：漂液（NaClO），使Fe²⁺氧化成為Fe³⁺；
（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，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．
故答案為：NaOH，使除Mg²⁺以外的各種雜質金屬離子都成為氫氧化物沉淀以便除去；
（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，故答案為：純堿（Na₂CO₃）；
（4）步驟⑤中反應的化學方程式為：MgCO₃+H₂O

△   .

Mg（OH）₂+CO₂↑，
故答案為：MgCO₃+H₂O

△   .

Mg（OH）₂+CO₂↑．

點評：本題結合工業(yè)生產實際考查無機化合物的轉化生成、分離、提純等問題，題目與難度中等，在明確題目要求的基礎上提取有用信息是解題的關鍵．