Question

【题目】碱式碳酸镁[4MgCO3·Mg(OH)2·4H2O]是一种重要的无机化工产品。一种由白云石[主要成分为CaMg(CO3)2，含少量SiO2、Fe2O3等]为原料制备碱式碳酸镁(国家标准中CaO的质量分数≤0.43%)的实验流程如下：

（1）“煅烧”时发生主要反应的化学方程式为___。

（2）常温常压下，“碳化”可使镁元素转化为Mg(HCO3)2，“碳化”时终点pH对最终产品中CaO含量及碱式碳酸镁产率的影响如图1和图2所示。

①应控制“碳化”终点pH约为___，钙元素的主要存在形式是___(填化学式)。

②根据图2，当pH=10.0时，镁元素的主要存在形式是___(填化学式)。

（3）“热解”生成碱式碳酸镁的化学方程式为___。

（4）该工艺为达到清洁生产，可以循环利用的物质是___(填化学式)。

Answer 1

【答案】CaMg(CO3)2CaO+MgO+2CO2↑ 9.0 CaCO3 Mg(OH)2 5Mg(HCO3)24MgCO3·Mg(OH)2·4H2O↓+6CO2↑ CO2

【解析】

白云石[主要成分为CaMg(CO3)2，含少量SiO2、Fe2O3等]在高温下焙烧，其中CaMg(CO3)2分解生成CaO、MgO和CO2，再加水“消化”，其中MgO、CaO均与水反应生成Mg(OH)2和Ca(OH)2，经过滤除去SiO2、Fe2O3等残渣，再向所得溶液中通入CO2气体进行碳化，使得Mg(OH)2转化为可溶的Mg(HCO3)2，经过滤除去CaCO3，将所得Mg(HCO3)2溶液加热并控制温度95100即得到碱式碳酸镁，最后过滤并洗涤得到产品，据此分析作答；

（1） CaMg(CO3)2的煅烧分解类似于CaCO3、MgCO3 的高温分解，CaMg(CO3)2CaO+MgO+2CO2↑；

（2） ①由图象可知，应控制“碳化”终点pH约为9.0，这时碱式碳酸镁产率较高，而CaO含量较低；煅烧产物CaO和MgO都可与水反应生成Ca(OH)2和Mg(OH)2，结合产物的要求，所以“碳化”时发生的主要反应有Mg(OH)2+2CO2=Mg(HCO3)2 和Ca(OH)2+CO2= CaCO3↓+H2O，钙元素存在的主要形式为CaCO3，故答案为：9.0；CaCO3；

②当pH= 10.0时，镁元素的主要存在形式是Mg(OH)2；

（3）由Mg(HCO3)2受热分解生成碱式碳酸镁的化学方程式为5Mg(HCO3)2 4MgCO3·Mg(OH)2 ·4H2O↓+6CO2↑；

（4）由流程图可知，可循环利用的物质有CO2。