Question

“鹵塊”的主要成分為MgCl₂（含Fe²⁺、Fe³⁺、Mn²⁺等雜質離子），若以它為原料，按如下工藝流程圖，即可制得“輕質氧化鎂”。如果要求產品盡量不含雜質離子，而且成本較低，流程中所用試劑或PH值控制可參考下列附表確定

          輕質氧化鎂生產工藝流程圖

          表1   生成氫氧化物沉淀的PH值

物質	開始沉淀	沉淀完全
Fe（OH）3 Fe（OH）2 Mn（OH）2 Mg（OH）2	2．7 7．6 8．3 9．6	3．7 9．6 9．8 11．1

*）注：Fe²⁺氫氧化物呈絮狀，不易從溶液中除去，所以常常將它氧化成為Fe³⁺，生成

Fe（OH）₃沉淀而去除之。

        表2    化學試劑價值表

試劑	價格（元/t）
漂液（含NaClO25.2%） H2O2（30%） NaOH（固98%） Na2CO3（固99.5%） 鹵塊（MgCl2，30%）	450 2400 2100 600 310

請填寫以下空白：

（1）在步驟②加入的試劑X，最佳選擇應是       ，其作用是       。

（2）步驟③加入的試劑Y應是       ；之所以要控制pH=9.8，其目的是       。

（3）在步驟⑤時發生的化學反應方程式是：        

Answer 1

（l）漂液，使Fe²⁺Fe³⁺

           （2）NaOH使雜質離子（Fe³⁺、Mn²⁺）沉淀完全又盡量減少Mg²⁺損失

           （3）

解析:

  在題目第一段閱讀中要明確試題要求：（1）由鹵塊（含雜質的MgCl₂）制得“輕質氧化鎂”（不含雜質Fe²⁺、Fe³⁺、Mn²⁺離子）（2）成本較低。在閱讀觀察工藝流程圖要明確：（3）雜質離子在步驟③加入Y（NaOH）強調PH＝9．8除（成為 Fe（OH）₃、Mn（OH）₂沉淀）（4）步驟④、⑤、⑥是由MgCl₂（含Na⁺）到輕質氧化鎂的轉化、制備過程。（3）通過逆向思維：MgOMg（OH）₂MgCO₃。因此步驟③所得濾液中應加Z是Na₂CO₃（步驟④）所得沉淀物為MgCO₃，經過步驟⑤在水中煮沸，MgCO₃水解生成 Mg（OH）₂，并放出CO₂氣體。

    在閱讀附表1時需結合試題分析（5）在步驟②需加氧化劑使Fe²⁺轉化為Fe³⁺以便沉淀完全容易除去。（6）步驟③控制PH＝9．8是為了使Mn（OH）₂沉淀完全，雖然Mg（OH）₂已開始沉淀會影響產率，但保證了產品純度，且原料鹵塊價格比較低廉。（7）在閱讀附表2時可以從成本較低的角度考慮步驟②

   本題結合工業生產實際考查無機化合物（輕質氧化鎂）的轉化生成、分離、提純問題。涉及了金屬元素（Mg、Fe、Mn）及其化合物相互轉化的知識和信息加工、遷移能力，邏輯推理和逆向思維能力。