Question

（16分）卤块的主要成分是MgCl₂，此外还含Fe²⁺、Fe³⁺和Mn²⁺等杂质离子。以卤块为原料按下图所示流程进行生产，可制得轻质氧化镁。

查阅资料得下表相关数据：

表1： 生成氢氧化物沉淀的pH			表2： 原料价格表
物质	开始沉淀	沉淀完全	物质	价格（元/吨）
Fe(OH)3	2.7	3.7	a．漂液（含25.2%NaClO）	450
Fe(OH)2	7.6	9.6﹡	b．双氧水（含30%H2O2）	2400
Mn(OH)2	8.3	9.8	c．烧碱（含98%NaOH）	2100
Mg(OH)2	9.6	11.1	d．纯碱（含99.5%Na2CO3）	600

﹡Fe²⁺氢氧化物呈絮状，不易从溶液中除去，必须将它氧化后以Fe(OH)₃沉淀形式才能除尽。
若要求产品尽量不含杂质且生产成本较低，请根据上表提供的资料回答：
（1）流程中加入的试剂X、Y、Z最佳选择依次是表2中的           （选填试剂编号）。
（2）步骤②发生反应的离子方程式为      ；步骤⑤中发生反应的化学方程为      。
（3）步骤③控制pH=9.8的目的是                                           。
（4） 若在实验室进行步骤⑥的灼烧实验，必须用到的仪器是铁三脚、酒精喷灯、      和
泥三角。
（5）在探究Mg(OH)₂溶解性的实验中，发现向装有少量Mg(OH)₂浊液的试管中加入适量
NH₄Cl晶体，充分振荡后溶液会变澄清，请用化学平衡的原理解释浊液变澄清的原
因         。

Answer 1

（16分）
（1）a、c、d（各1分）
（2）2Fe²⁺ + ClO^— + 2H⁺ = Cl^— +2Fe³⁺+ H₂O；MgCO₃ + H₂O△Mg(OH)₂+ CO₂↑（各3分）
（3）使Mg²⁺以外的杂质尽可能彻底地转化为沉淀除去（2分）
（4）坩埚 （2分）
（5）Mg(OH)₂(s) Mg²⁺ (aq)+ 2OH^－(aq)； NH₄Cl 电离出的NH₄⁺与OH^－结合成弱电解质NH₃·H₂O，降低了c(OH^－)，Mg(OH)₂溶解平衡向右移动（3分）。

试题分析：（1）流程图中加入X的目的是将亚铁离子氧化为铁离子，考虑氧化剂的价格，应该选择漂粉；加入Y的目的是调节溶液的pH，使铁离子、锰离子沉淀，碳酸钠溶液显碱性，但碱性不强，所以选择用氢氧化钠；加入Z的目的是使镁离子沉淀，所以选择碳酸钠，且加水煮沸，使生成的碳酸镁沉淀转化为氢氧化镁沉淀，成本较低，因此试剂X、Y、Z最佳选择依次是表2中的a、c、d；
（2）加入NaClO的目的是将亚铁离子氧化为铁离子，离子方程式为2Fe²⁺ + ClO^— + 2H⁺ = Cl^— +2Fe³⁺+ H₂O；步骤⑤是把碳酸镁沉淀转化为氢氧化镁，化学方程式为MgCO₃ + H₂O△Mg(OH)₂+ CO₂↑；
（3）根据表1中的数据可知，pH=9.8时铁离子、锰离子完全沉淀，而镁离子开始沉淀，而流程的要求是产品尽量不含杂质，所以步骤③控制pH=9.8的目的是使Mg²⁺以外的杂质尽可能彻底地转化为沉淀除去；
（4）灼烧时用到的仪器有铁三脚、酒精喷灯、坩埚和泥三角。
（5）NH₄Cl溶液中的铵根离子与溶解平衡中Mg(OH)₂(s) Mg²⁺ (aq)+ 2OH^－(aq)的氢氧根离子结合生成弱电解质NH₃·H₂O，降低了c(OH^－)，Mg(OH)₂溶解平衡向右移动，所以氢氧化镁逐渐溶解。