Question

工业利用精炼镁渣（含有MgO、KCl、MgCl₂、BaCl₂、CaCl₂、FeCl₃等杂质）回收MgCl₂的工业流程如下：

已知：25℃时有关物质的溶度积如下：

物质	CaCO3	MgCO3	BaCO3	Mg(OH)2	Fe (OH)3
Ksp	4.96×10－9	6.82×10－6	5.1×10－9	5.61×10－12	2.64×10－38

 
回答下列问题：
（1）写出溶解时的离子方程式                                     
（2）溶解时温度不能太高，也不宜太低，要求控制在35℃左右，其理由是             
（3）操作I包含多个操作，分别为                     过滤，洗涤，烘干。烘干时需要减压烘干，原因是                                                       。
（4）为减少Na₂CO₃的用量和提高产品质量，在中和工序（中和后溶液接近中性）结束前要检验溶液中是否存在      离子，选择检验该离子的原因是                   。
（5）母液的主要成分                      。

Answer 1

（16分）
（1）MgO+2H⁺=H₂O+Mg²⁺（2分）
（2）溶解时温度太低，反应速率过慢，温度太高， HCl会挥发（3分）
（3）蒸发浓缩，冷却结晶（2分）；降低烘干时的温度，防止MgCl₂·6H₂O分解（3分）
（4） Ba²⁺（2分）；BaCO₃溶解度仅小于MgCO₃的溶解度，而大于其他物质的溶解度，当Ba²⁺除尽时，其它杂质已经除尽（2分）
（5）KCl 、NaCl和MgCl₂（2分）

解析试题分析：（1）根据镁渣组成及各成分的溶解性可知，加入盐酸的目的是溶解MgO，氧化镁是碱性氧化物，与过量盐酸反应生成氯化镁和水，即MgO+2H⁺=H₂O+Mg²⁺；（2）溶解温度过低，反应速率太小，温度过高，过量的盐酸易挥发，促进铁离子、镁离子的水解，导致目标产物的生产效率过低；（3）操作I是将过滤所得溶液变为氯化镁的结晶水合物，根据混合物分离提纯方法可知，该操作是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥；烘干时温度过高，六水合氯化镁能失去结晶水，因此应降低烘干的温度，防止结晶水化合物分解，所以采取减压烘干；（4）读表中各物质的溶度积可知，溶度积：MgCO₃>BaCO₃>CaCO₃>Mg(OH)₂>Fe(OH)₃，根据沉淀转化的原理可知，MgCO₃(s)+Ba²⁺BaCO₃(s)+Mg²⁺，BaCO₃(s)+Ca²⁺BaCO₃(s)+Ba²⁺，由于目标产物中含有镁离子，因此不能开始沉淀镁离子，只能完全沉淀钙离子、铁离子、钡离子，因为BaCO₃溶解度仅小于MgCO₃的溶解度，而大于其他物质的溶解度，当Ba²⁺除尽时，其它杂质已经除尽，因此中和结束前应检验溶液中是否存在Ba²⁺；（5）过饱和溶液结晶析出之后，母液扔是氯化镁的饱和溶液，此外还有原料中或除杂过程中没有分离的易溶物（如KCl、NaCl），因此母液的主要成分是MgCl₂、KCl、NaCl。
考点：考查物质制备化学工艺流程，涉及关键步骤的离子方程式及控制温度的原因、混合物分离提纯的方法、解释减压烘干目标产物的原因、利用溶度积及沉淀转化规律解释原因、母液的主要成分的推断等。