Question

輕質碳酸鎂是廣泛應用于橡膠、塑料、食品和醫藥工業的化工產品，以鹵塊（主要成分為MgCl₂，含Fe²⁺、Fe³⁺、Mn²⁺等雜質離子）為原料制備輕質碳酸鎂的工藝流程如下：

（1）“氧化”一步中發生反應的離子方程式為

 

．
（2）“調節pH”一步應調節溶液的pH=9.8，其目的是

 

．
（3）“熱解”一步溫度控制在75℃左右，其原因是

 

．
（4）從“過濾2”步驟中得到的濾液中能回收的鹽類物質主要有

 

（填化學式）．
                 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	9.9	11.1

注：Fe（OH）₂沉淀呈絮狀，不易從溶液中除去．
（5）輕質碳酸鎂的成分為堿式碳酸鎂[MgCO₃?Mg（OH）₂?3H₂O]，則“熱解”一步發生反應的離子方程式為

 

．

Answer 1

分析：（1）根據工藝流程可知，“氧化”目的是將Fe²⁺氧化物為Fe³⁺，再通過調節PH值除去，氯酸根具有強氧化性，將Fe²⁺氧化物為Fe³⁺，自身被還原為Cl^-，同時生成H₂O；
（2）根據各氫氧化物沉淀生成的pH與沉淀完全的pH，結合工藝流程可知，“調節pH”目的是使Fe³⁺、Mn²⁺等雜質離子生成氫氧化物沉淀除去，且盡量避免Mg²⁺轉化為沉淀；
（3）由工藝流程可知，“熱解”操作目的是將Mg²⁺、HCO₃^-轉化為MgCO₃、Mg（OH）₂沉淀，溫度過高NH₄HCO₃會分解，溫度太低，反應速率較慢；
（4）由工藝流程可知，溶液2中含有Na⁺、NH₄⁺、Cl^-，據此判斷；
（5）由工藝流程可知，“熱解”操作中Mg²⁺、HCO₃^-轉化為MgCO₃?Mg（OH）₂?3H₂O沉淀，同時生成CO₂．

解答：解：（1）根據工藝流程可知，“氧化”目的是將Fe²⁺氧化物為Fe³⁺，再通過調節PH值除去，氯酸根具有強氧化性，將Fe²⁺氧化物為Fe³⁺，自身被還原為Cl^-，同時生成H₂O，反應離子方程式為：ClO^-+2H⁺+2Fe²⁺═2Fe³⁺+Cl^-+H₂O，
故答案為：ClO^-+2H⁺+2Fe²⁺═2Fe³⁺+Cl^-+H₂O；
（2）根據各氫氧化物沉淀生成的pH與沉淀完全的pH，結合工藝流程可知，“調節pH”目的是使Fe³⁺、Mn²⁺等雜質離子生成氫氧化物沉淀除去，且盡量避免Mg²⁺轉化為沉淀，
故答案為：使Fe³⁺、Mn²⁺等雜質離子生成氫氧化物沉淀除去，且盡量避免Mg²⁺轉化為沉淀；
（3）由工藝流程可知，“熱解”操作目的是將Mg²⁺、HCO₃^-轉化為MgCO₃、Mg（OH）₂沉淀，溫度過高NH₄HCO₃會分解，溫度太低，反應速率較慢，
故答案為：溫度太低，反應速率慢，溫度太高NH₄HCO₃會分解；
（4）由工藝流程可知，溶液2中含有Na⁺、NH₄⁺、Cl^-，故從中能回收的鹽類物質為NaCl、NH₄Cl，
故答案為：NaCl、NH₄Cl；
（5）由工藝流程可知，“熱解”操作中Mg²⁺、HCO₃^-轉化為MgCO₃?Mg（OH）₂?3H₂O沉淀，同時生成CO₂，故反應方程式為：2Mg²⁺+4HCO₃^-+2H₂O

△   .

MgCO₃?Mg（OH）₂?3H₂O↓+3CO₂↑，
故答案為：2Mg²⁺+4HCO₃^-+2H₂O

△   .

MgCO₃?Mg（OH）₂?3H₂O↓+3CO₂↑．

點評：本題考查學生對工藝流程的理解、氧化還原反應、對條件的控制選擇與理解等，理解工藝流程原理是解題的關鍵，是對學生綜合能力的考查，需要學生具備扎實的基礎與靈活運用能力，題目難度中等．