Question

轻质碳酸镁是广泛应用于橡胶、塑料、食品和医药工业的化工产品，以卤块（主要成分为MgCl₂，含Fe²⁺、Fe³⁺、Mn²⁺等杂质离子）为原料制备轻质碳酸镁的工艺流程如下：

（1）“氧化”一步中发生反应的离子方程式为

 

．
（2）“调节pH”一步应调节溶液的pH=9.8，其目的是

 

．
（3）“热解”一步温度控制在75℃左右，其原因是

 

．
（4）从“过滤2”步骤中得到的滤液中能回收的盐类物质主要有

 

（填化学式）．
                 生成氢氧化物沉淀的pH

物质	开始沉淀	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沉淀呈絮状，不易从溶液中除去．
（5）轻质碳酸镁的成分为碱式碳酸镁[MgCO₃?Mg（OH）₂?3H₂O]，则“热解”一步发生反应的离子方程式为

 

．

Answer 1

分析：（1）根据工艺流程可知，“氧化”目的是将Fe²⁺氧化物为Fe³⁺，再通过调节PH值除去，氯酸根具有强氧化性，将Fe²⁺氧化物为Fe³⁺，自身被还原为Cl^-，同时生成H₂O；
（2）根据各氢氧化物沉淀生成的pH与沉淀完全的pH，结合工艺流程可知，“调节pH”目的是使Fe³⁺、Mn²⁺等杂质离子生成氢氧化物沉淀除去，且尽量避免Mg²⁺转化为沉淀；
（3）由工艺流程可知，“热解”操作目的是将Mg²⁺、HCO₃^-转化为MgCO₃、Mg（OH）₂沉淀，温度过高NH₄HCO₃会分解，温度太低，反应速率较慢；
（4）由工艺流程可知，溶液2中含有Na⁺、NH₄⁺、Cl^-，据此判断；
（5）由工艺流程可知，“热解”操作中Mg²⁺、HCO₃^-转化为MgCO₃?Mg（OH）₂?3H₂O沉淀，同时生成CO₂．

解答：解：（1）根据工艺流程可知，“氧化”目的是将Fe²⁺氧化物为Fe³⁺，再通过调节PH值除去，氯酸根具有强氧化性，将Fe²⁺氧化物为Fe³⁺，自身被还原为Cl^-，同时生成H₂O，反应离子方程式为：ClO^-+2H⁺+2Fe²⁺═2Fe³⁺+Cl^-+H₂O，
故答案为：ClO^-+2H⁺+2Fe²⁺═2Fe³⁺+Cl^-+H₂O；
（2）根据各氢氧化物沉淀生成的pH与沉淀完全的pH，结合工艺流程可知，“调节pH”目的是使Fe³⁺、Mn²⁺等杂质离子生成氢氧化物沉淀除去，且尽量避免Mg²⁺转化为沉淀，
故答案为：使Fe³⁺、Mn²⁺等杂质离子生成氢氧化物沉淀除去，且尽量避免Mg²⁺转化为沉淀；
（3）由工艺流程可知，“热解”操作目的是将Mg²⁺、HCO₃^-转化为MgCO₃、Mg（OH）₂沉淀，温度过高NH₄HCO₃会分解，温度太低，反应速率较慢，
故答案为：温度太低，反应速率慢，温度太高NH₄HCO₃会分解；
（4）由工艺流程可知，溶液2中含有Na⁺、NH₄⁺、Cl^-，故从中能回收的盐类物质为NaCl、NH₄Cl，
故答案为：NaCl、NH₄Cl；
（5）由工艺流程可知，“热解”操作中Mg²⁺、HCO₃^-转化为MgCO₃?Mg（OH）₂?3H₂O沉淀，同时生成CO₂，故反应方程式为：2Mg²⁺+4HCO₃^-+2H₂O

△   .

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

△   .

MgCO₃?Mg（OH）₂?3H₂O↓+3CO₂↑．

点评：本题考查学生对工艺流程的理解、氧化还原反应、对条件的控制选择与理解等，理解工艺流程原理是解题的关键，是对学生综合能力的考查，需要学生具备扎实的基础与灵活运用能力，题目难度中等．