Question

1．工业上用白云石制备高纯氧化镁的工艺流程如图：

已知Ⅰ．白云石主要成分可表示为：CaO 32.50%；MgO 20.58%；Fe₂O₃2.18%；SiO₂ 0.96%；其他 43.78%．
（1）若在实验室中煅烧白云石，需要的仪器除酒精灯、三脚架以外，还需要BC（填序号）．
A．蒸发皿         B．坩埚        C．泥三角        D．石棉网
（2）加入H₂SO₄控制pH时，终点pH对产品的影响如图所示．则由图示可得到的结论及原因是：

①pH过高会导致镁浸出率降低，
②pH过低会引起产品纯度下降，其原因可能是AC（填序号）
 A．Fe₂O₃溶于H₂SO₄最终使产品混有杂质              
 B．SiO₂溶于H₂SO₄最终使产品混有杂质
 C．酸性过强，形成可溶的Ca（HSO₄）₂，最终使产品混有含钙的杂质
（3）已知MgSO₄、CaSO₄的溶解度如表：

温度（℃）	40	50	60	70
MgSO4	30.9	33.4	35.6	36.9
CaSO4	0.210	0.207	0.201	0.193

根据上表数据，简要说明析出CaSO₄•2H₂O的操作步骤是升温结晶、趁热过滤．
（4）该生产流程中还可得到的一种用途很大的副产品是硫酸铵．

Answer 1

分析 流程分析白云石主要成分可表示为：CaO 32.50%；MgO 20.58%；Fe₂O₃2.18%；SiO₂ 0.96%；其他 43.78%，煅烧后加水，过滤可以除去铁和硅元素，滤液中加硫酸调节pH值，得到硫酸钙晶体沉淀，过滤后得滤液主要是硫酸镁溶液，加入氨水得氢氧化镁沉淀，同时得到硫酸铵溶液，氢氧化镁沉淀经洗涤、干燥、煅烧得高纯氧化镁，
（1）煅烧时应用坩埚加热固体，还需要泥三角进行操作；
（2）从图象可看出，随pH升高，会导致镁浸率降低；若pH太低，Fe₂O₃溶于H₂SO₄最终使产品混有杂质，且酸性过强，形成可溶的Ca（HSO₄）₂，最终使产品混有含钙的杂质；
（3）根据表中的数据可知，CaSO₄的溶解度随温度升高而减小，且MgSO₄的溶解度远远大于CaSO₄的溶解度，据此答题；
（4）根据上面的分析可知，得到氢氧化镁沉淀的同时还得到硫酸铵，据此答题．

解答 解：流程分析白云石主要成分可表示为：CaO 32.50%；MgO 20.58%；Fe₂O₃2.18%；SiO₂ 0.96%；其他 43.78%，煅烧后加水，过滤可以除去铁和硅元素，滤液中加硫酸调节pH值，得到硫酸钙晶体沉淀，过滤后得滤液主要是硫酸镁溶液，加入氨水得氢氧化镁沉淀，同时得到硫酸铵溶液，氢氧化镁沉淀经洗涤、干燥、煅烧得高纯氧化镁，
（1）煅烧时应用坩埚加热固体，还需要泥三角进行操作，故BC；
（2）从图象可看出，随pH升高，会导致镁浸率降低，镁纯度升高，若pH太低，Fe₂O₃溶于H₂SO₄最终使产品混有杂质，且酸性过强，形成可溶的Ca（HSO₄）₂，最终使产品混有含钙的杂质，故选AC，
故答案为：①镁浸出率降低；②AC；
（3）根据表中的数据可知，CaSO₄的溶解度随温度升高而减小，且MgSO₄的溶解度远远大于CaSO₄的溶解度，所以从溶液中析出CaSO₄•2H₂O的操作步骤是升温结晶、趁热过滤，
故答案为：升温结晶、趁热过滤；
（4）根据上面的分析可知，得到氢氧化镁沉淀的同时还得到硫酸铵，
故答案为：硫酸铵．

点评 本题是一道关于物质的分离以及提纯知识的化学实验方案设计题，考查学生分析和解决问题的能力，难度不大，围绕实验目的，结合题给信息利用实验基础知识回答．