Question

【题目】I：已知MgCl2·6H2O受热时发生水解：MgCl2·6H2O=Mg(OH)Cl+HCl↑+5H2O，而MgSO4·7H2O受热不易发生水解。试解释原因_______________________________________

II：卤块的主要成分是MgCl2，此外还含Fe3+、Fe2+和Mn2+等离子．若用它以及表2中的某些物质为原料，按图所示工艺流程进行生产，可制得轻质氧化镁．

若要求产品尽量不含杂质，且生产成本较低，请根据表1和表2提供的资料，填写空白：

表1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	9.6	11.1

表2原料价格表

物质	价格（元吨-1）
漂液（含25.2% NaClO）	450
双氧水（含30% H2O2）	2400
烧碱（含98% NaOH）	2100
纯碱（含99.5% Na2CO3）	600

* Fe(OH)2呈絮状不易从溶液中除去，所以常将Fe2+氧化为Fe3+，生成Fe(OH)3沉淀除去．

（1）在步骤②中加入的试剂X，最佳的选择是___________，写出步骤②中pH=1时所发生反应的离子方程式：____________________________________________；

（2）在步骤③中加入的试剂是______________________；之所以要控制pH=9.8，其目的是______________________________________________________；

（3）某燃料电池的燃料为CO，电解质为熔融态的试剂Z（步骤④中加入试剂的有效成分），则该燃料电池的正极电极反应方程式为：____________________；

（4）在步骤⑤中发生的反应是____________________________________________

Answer 1

【答案】MgCl2.6H2O水解产生的HCl易挥发,导致水解容易进行,而MgSO4.7H2O如果水解产生的H2SO4无法挥发,所以不易水解 漂液NaClO 2Fe2++ClO-+2H+═2Fe3++Cl-+H2O 烧碱 使除Mg2+以外的各种杂质金属离子都成为氢氧化物沉淀以便除去 O2+4e-+2CO2═2CO32- MgCO3+H2O═Mg（OH）2+CO2↑

【解析】

I. 依据MgCl2·6H2O、MgSO4·7H2O受热水解产物分析，HCl易挥发而H2SO4不易挥发；

II.（1）步骤②是为了将Fe2+氧化成Fe3+，并在控制合适的条件时生成Fe（OH）3沉淀而除去，依据表二选择合适的氧化剂；

（2）依据表三选择合适的试剂，除Mg2+以外的各种杂质金属离子都生成氢氧化物沉淀，过滤除去；

（3）步骤④的目的是将Mg2+从溶液中沉淀出来．对比表2中烧碱和纯碱的价格可以看出，纯碱比烧碱价格低得多，采用纯碱路线既合理又经济，故Z是纯碱，以熔融的碳酸钠为电解质，CO为燃料可得燃料电池的正极电极反应式；

（4）步骤⑤中，发生的化学反应是MgCO3和水共热。

I. MgCl2·6H2O受热时发生水解生有HCl，HCl挥发，促进水解，而MgSO4·7H2O受热时生成H2SO4不挥发，不易发生水解；

II.（1）步骤②是为了将Fe2+氧化成Fe3+，并在控制合适的pH条件时生成Fe（OH）3沉淀而除去，虽然漂液和H2O2都可采用，但对比表2提供的原料价格可以看出，漂液比H2O2的价格低得多，所以选漂液最合理，pH=1时所发生反应的离子方程式：2Fe2++ClO-+2H+═2Fe3++Cl-+H2O

本题答案为：漂液（NaClO），2Fe2++ClO-+2H+═2Fe3++Cl-+H2O ；

（2）步骤③的目的在于使除Mg2+以外的各种杂质金属离子都生成氢氧化物沉淀，以便通过过滤而除去，应加入NaOH，如加入纯碱，不能达到较高的，分析表1提供的数据：除去杂质离子合理的pH范围是3.7＜pH＜9.8，在此范围内，如果pH过高，就会有大量的Mg2+生成Mg（OH）2而进入沉淀中，从而导致生产成本的提高，为了兼顾产品质量和生产成本，选择pH=9.8最合理，当然此时Mg2+也会部分生成Mg（OH）2沉淀，但由于卤块价格低廉，这点不可避免的损失还是可以承受的；

本题答案为：答案为：NaOH，使除Mg2+以外的各种杂质金属离子都成为氢氧化物沉淀以便除去；

（3）通过分析可知Z为Na2CO3,所以正极电解反应式为：O2+4e-+2CO2═2CO32-；

本题答案为：O2+4e-+2CO2═2CO32-；

（4）MgCO3和水共热的化学方程式为：MgCO3+H2O═Mg（OH）2+CO2↑；

本题答案为：MgCO3+H2O═Mg（OH）2+CO2↑。