Question

[化学--化学与技术]
海水中镁的总储量约为2.1×10¹⁵t，目前世界上的60%的镁来自海水．工业规模海水提镁的流程（如图所示），其步骤为：①将海水中大量存在的贝壳煅烧成石灰；②将石灰制成石灰乳；③将石灰乳加入到海水沉淀池中经过滤得到Mg（OH）₂沉淀；④在Mg（OH）₂沉淀中加入盐酸得到MgCl₂溶液，再经蒸发结晶得到MgCl₂?6H₂O；⑤将MgCl₂?6H₂O在一定条件下加热得到无水MgCl₂；⑥电解熔融的MgCl₂可得到镁．

试回答下列问题：
（1）请写出海水提镁的过程中①⑥反应的化学方程式：
①

 

；        ⑥

 

．
（2）工业上采用电解MgCl₂的方法制得金属镁，电解槽中阴极的电极反应式为：

 

；
（3）步骤④中的蒸发是利用风吹日晒来完成的，而在实验室中进行蒸发操作需要的主要仪器有

 

、

 

、

 

、

 

、铁架台等；
（4）步骤⑤中的“一定条件”指的是

 

目的是

 

（5）上述制镁的流程中，可以在降低成本，减少污染方面做出一些工作，请写出其中一点

 

；
（6）有同学认为上述过程中，可加热Mg（OH）₂得到MgO，再电解熔融MgO制金属镁，这样可简化实验步骤，体现实验的简约性原则．你同意该同学的想法吗？为什么？

 

．

Answer 1

分析：（1）根据碳酸钙加热分解产生氧化钙和二氧化碳；根据电解熔融氯化镁得到单质镁和氯气；
（2）根据电解时，阴极是阳离子放电；
（3）在蒸发结晶过程中，使用的主要仪器有带铁圈的铁架台、酒精灯、玻璃棒、蒸发皿和坩埚钳等；
（4）考虑镁离子的水解，一定条件是防止水解的发生；
（5）电解产生的Cl₂用于制取HCl气体，实现盐酸循环利用；
（6）MgO熔点远高于MgCl₂，应注意节约能源．

解答：解：（1）碳酸钙加热分解产生氧化钙和二氧化碳，方程式为：CaCO₃

高温  .

CaO+CO₂↑；电解熔融氯化镁得到单质镁和氯气；MgCl_{2（熔融）}

电解  .

Mg+Cl₂↑；
故答案为：CaCO₃

高温  .

CaO+CO₂↑；MgCl_{2（熔融 ）}

电解  .

Mg+Cl₂↑；
（2）电解熔融MgCl₂可得到金属镁，镁离子在阴极放电，电极反应方程式为：Mg²⁺+2e^-=Mg，故答案为：Mg²⁺+2e^-=Mg；
（3）在蒸发结晶过程中，使用的主要仪器有带铁圈的铁架台、酒精灯、玻璃棒、蒸发皿和坩埚钳等；
故答案为：蒸发皿；玻璃棒；酒精灯；坩埚钳；
（4）MgCl₂?6H₂O在一定条件下加热得到无水MgCl₂，若直接加热MgCl₂?6H₂O，会促进Mg²⁺水解，得不到无水MgCl₂，因Mg²⁺水解呈酸性，在氯化氢气流中可抑制Mg²⁺水解，同时带走水蒸气，故一定条件为在HCl气流中，目的是抑制Mg²⁺水解，
故答案为：在HCl气流中；抑制MgCl₂水解生成Mg（OH）₂，带走水蒸气；
（5）电解产生的Cl₂用于制取HCl气体，实现盐酸循环利用，减少了环境污染，
故答案为：电解产生的Cl₂用于制取HCl气体，以实现氯元素的循环；
（6）MgO熔点远高于MgCl₂，应注意节约能源，可用氯化镁代替；
故答案为：不同意；因为MgO熔点很高，熔融时耗费大量的能量增加生产成本．

点评：本题以从海水中提取镁为背景，考查物质的分离、提纯，盐类水解，节能减排等知识，培养了学生运用知识的能力．