Question

【题目】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

【答案】
（1）acd
（2）2Fe2++ClO﹣+2H+=Cl﹣+2Fe3++H2O；MgCO3+H2O Mg（OH）2↓+CO2↑
（3）使Mg2+以外的杂质尽可能彻底地转化为沉淀除去
（4）坩埚
（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
【解析】解：（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沉淀而除之，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，故X为漂液；加入Y的目的是调节pH，选用氢氧化钠，故Y为烧碱；加入Z的目的是使镁离子沉淀，Z为纯碱；所以答案是：acd；
（2.）流程中加入次氯酸钠在酸性溶液中会氧化亚铁离子为铁离子，反应的离子方程式为：2Fe2++ClO﹣+2H+=2Fe3++Cl﹣+H2O；
加入的Z物质为纯碱，所以步骤④生成的沉淀物是MgCO3 ， 所以沉淀物MgCO3在煮沸的情况下发生水解，生成Mg（OH）2和CO2气体，反应的化学方程式为：MgCO3+H2O Mg（OH）2↓+CO2↑，所以答案是：2Fe2++ClO﹣+2H+=Cl﹣+2Fe3++H2O；MgCO3+H2O Mg（OH）2↓+CO2↑；
（3.）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PH，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，以此保证产品的纯度，所以答案是：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；
（4.）步骤⑥由氢氧化镁灼烧制备氧化镁，应该在耐高温的坩埚中进行，所以答案是：坩埚；
（5.）氢氧化镁溶液中存在溶解平衡Mg（OH）2Mg 2++2OH﹣ ， Mg（OH）2电离出来的OH﹣与NH4+结合生成难电离的弱电解质NH3H2O，氢氧根离子浓度降低，从而使Mg（OH）2的溶解平衡向右移动，促进氢氧化镁溶解，故Mg（OH）2能溶于NH4Cl溶液中，所以答案是：Mg（OH）2（s）Mg2+（aq）+2OH﹣（aq），NH4Cl 电离出的NH4+与OH﹣结合成弱电解质NH3H2O，降低了c（OH﹣），Mg（OH）2溶解平衡向右移动．