Question

【題目】鎂是一種重要的金屬資源，在各領域都具有重要的作用。

（1）皮江法煉鎂是我國生產鎂的重要方法，其實質是在高溫和真空條件下，有氧化鈣存在時，通過硅還原氧化鎂生成鎂蒸氣，與反應生成的固體硅酸二鈣(2CaO·SiO2)相互分離，并經冷凝得到結晶鎂。寫出該反應的化學反應方程式 。

電解槽中先得到的是鎂的蒸氣，鎂蒸氣可以在下列 (填編號)氣體氛圍中冷卻。

A．空氣 B．氮氣 C．水蒸氣 D．氫氣

（2）目前發達國家80%的鎂來自于電解熔融氯化鎂。電解原料無水氯化鎂可由海水制備。主要有以下步驟：①在干燥的HCl氣流中加熱脫水干燥；②加熟石灰；③加鹽酸；④過濾；⑤濃縮冷卻結晶。

其步驟先后順序是_____________________（步驟可重復使用）；在干燥的HCl氣流中加熱時，能得到無水MgCl2，其原因是______________________。

（3）已知某溫度下Mg(OH)2的Ksp＝6.4×l012，當溶液中c(Mg2+)≤1.0×105mol·L1可視為沉淀完全，則此溫度下應保持溶液中c(OH－)≥_______________mol·L1。

（4）在Mg(OH)2懸濁液中滴入飽和NH4Cl溶液，溶液變澄清。反應原因可能有兩個：一是NH4+水解產生H+，H+再與Mg(OH)2反應；二是_____________________（用離子方程式表示）。要驗證誰是Mg(OH)2溶解的主要原因，可選取________代替NH4Cl溶液作對照實驗。

A．NH4NO3 B．(NH4)2SO4 C．CH3COONH4 D．NH4HCO3

（5）鎂電池是近年來科學技術研究的熱點之一，下圖為Mg—NaClO燃料電池結構示意圖。其工作時Mg作 （填“X”或“Y”）電極，正極的電極反應式： 。

Answer 1

【答案】

（1）2MgO+Si+2CaO2CaO·SiO2+2Mg↑（2分） D（1分）

（2）②④③⑤④①（2分） 營造酸性氛圍抑制Mg2＋的水解并及時帶走水蒸氣（2分）

（3）8×10-4 （2分）

（4）2NH4+ +Mg(OH)2 =2 NH3H2O + Mg2+（2分） C（1分）

（5）Y（1分） ClO－ + 2e－ + H2O = Cl－ +2OH－（2分）

【解析】

試題分析：

（1）皮江法煉鎂是在高溫和真空條件下，有氧化鈣存在時，通過硅還原氧化鎂生成鎂蒸氣，并生成的固體硅酸二鈣(2CaO·SiO2)。由此該反應的化學反應方程式為2MgO+Si+2CaO2CaO·SiO2+ 2Mg↑。電解槽中得到的鎂蒸氣可以在氫氣氛圍中冷卻，因其他物質均能與鎂反應，故選D。

（2）海水中Mg以鎂離子形式存在，所以先加入熟石灰，使其轉化為氫氧化鎂沉淀、過濾后加入稀鹽酸，轉化為氯化鎂溶液，蒸發濃縮結晶，不能將溶液蒸干，因為氯化鎂水解生成氫氧化鎂和氯化氫，加熱促進水解，所以待溶液中出現大量固體時，停止加熱，冷卻后再過濾得氯化鎂晶體，最后在干燥的HCl氣流中脫水干燥得氯化鎂固體，所以步驟先后順序是②④③⑤④①；因為氯化鎂水解生成氫氧化鎂和氯化氫，加熱促進水解，所以為防止水解，在HCl氣流中加熱晶體。

（3）某溫度下Mg(OH)2的Ksp＝6.4×l012，當溶液中c(Mg2+)≤1.0×105mol·L1可視為沉淀完全，則Ksp＝c(Mg2+)×c2 (OH－)，所以c(OH－)2≥6.4×l012/1.0×105mol·L1=64×l08，c(OH－)≥8×10-4mol/L。

（4）飽和NH4Cl溶液滴入少量的Mg(OH)2懸濁液中，看到的現象是白色沉淀逐漸溶解，溶液變澄清；可能的原因是因為氫氧化鎂的懸濁液中存在溶解平衡，氯化銨溶液水解呈酸性，酸與氫氧化鎂發生中和反應而使其溶解；或者銨根離子與氫氧化鎂溶解產生的氫氧根離子結合為一水合氨，使氫氧化鎂溶解平衡中的氫氧根離子濃度減小，平衡正向移動，沉淀溶解，離子方程式是2NH4+ +Mg(OH)2 =2 NH3H2O + Mg2+；要驗證誰是Mg(OH)2溶解的主要原因，選擇含有銨根離子且溶液呈中性的鹽，A、B溶液均呈酸性，與氯化銨的效果相同，D為堿性不能選，而醋酸銨溶液呈中性，加入醋酸銨，若沉淀仍溶解，則是銨根離子的作用，所以答案選C。

（5）由圖中OH—向負極移動，那么Y為負極，故鎂作Y電極；原電池中，ClO- 在正極發生還原反應，與水結合生成氯離子和氫氧根離子，ClO－ + 2e－ + H2O = Cl- +2OH－。