Question

以白云石（化学式表示为MgCO₃?CaCO₃）为原料制备氢氧化镁的工艺流程如下：

（1）根据流程图判断白云石“轻烧”后固体产物的主要成份

 

．则“轻烧”温度应不超过

 

．
（2）流程图中“加热反应”的化学方程式为

 

．
（3）沉淀过程溶液的pH=9.5，此时溶液中c（Mg²⁺）=

 

．（已知Ksp[Mg（OH）₂]=5.61×10^-12）
（4）该工艺中可以循环使用的物质是

 

、

 

（填化学式）．
（5）传统工艺将白云石分解为氧化镁和氧化钙后提取，该工艺采用轻烧白云石的方法，其优点是

 

、

 

．

Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用,制备实验方案的设计

专题：实验设计题

分析：流程分析白云石主要成分为MgCO₃?CaCO₃轻烧，从过滤中可以得到CaCO₃、来进行判断，可知分解的只是碳酸镁，研磨加入水和硫酸铵加热，硫酸铵和氧化镁反应生成氨气、硫酸镁和水，过滤加入氨水生成氢氧化镁沉淀，过滤得到氢氧化镁固体；
（1）从过滤中可以得到CaCO₃、来进行判断，可知分解的只是碳酸镁；从表中可以看出，温度低于540℃时，物质不分解，高于840℃时，碳酸钙和碳酸镁都分解，因此该温度不超过700℃；
（2）加热的过程是放出氨气的过程，该过程中因为氧化镁跟水反应很少，因此涉及到的反应应该为：（NH₄）₂SO₄+MgO

△   .

MgSO₄+2NH₃↑+H₂O
（3）c（Mg²⁺）=

Ksp(Mg(OH)2)

c2(OH-)

=

5.61×10-12

(10-4.5)2

=5.61×10^-3mol/L；
（4）该工艺中可以循环使用的物质是参加反应过程，反应后又生成的物质可以循环使用，流程图分析判断（NH₄）₂SO₄ 、NH₃或NH₃?H₂O可以循环使用；
（5）减少能源消耗、便于CaCO₃分离．

解答： 解：（1）从过滤中可以得到CaCO₃、来进行判断，可知分解的只是碳酸镁，分解生成氧化镁，白云石“轻烧”后固体产物的主要成份CaCO₃、MgO；从表中可以看出，温度低于540℃时，物质不分解，高于840℃时，碳酸钙和碳酸镁都分解，因此该温度不超过700℃；
故答案为：CaCO₃、MgO，700℃；
（2）加热的过程是放出氨气的过程，该过程中因为氧化镁跟水反应很少，因此涉及到的反应应该为：（NH₄）₂SO₄+MgO

△   .

MgSO₄+2NH₃↑+H₂O
故答案为：（NH₄）₂SO₄+MgO 

△   .

 MgSO₄+2NH₃↑+H₂O；
（3）依据溶度积常数计算得到，沉淀过程溶液的pH=9.5，c（OH-）=10^-4.5mol/L，c（Mg²⁺）=

Ksp(Mg(OH)2)

c2(OH-)

=

5.61×10-12

(10-4.5)2

=5.61×10^-3mol/L；
故答案为：5.61×10^-3mol?L^-1；
（4）该工艺中可以循环使用的物质是参加反应过程，反应后又生成的物质可以循环使用，流程图分析判断（NH₄）₂SO₄ 、NH₃或NH₃?H₂O可以循环使用
故答案为：（NH₄）₂SO₄、NH₃或NH₃?H₂O；
（5）分析流程可知，传统工艺将白云石分解为氧化镁和氧化钙后提取，该工艺采用轻烧白云石的方法可以减少能源消耗、便于CaCO₃分离；
故答案为：减少能源消耗、便于CaCO₃分离；

点评：本题考查了物质分离方法和流程理解应用，主要是混合物分离试剂的作用，产物的分析判断，掌握基础是关键，题目难度中等．