Question

2．以白云石（化学式表示为MgCO₃•CaCO₃）为原料制备氢氧化镁的工艺流程如图1：

（1）根据流程图1和图2热分解图判断白云石“轻烧”后固体产物的主要成份CaCO₃、MgO．则“轻烧”温度应不超过700℃．
（2）流程图中“加热反应”的化学方程式为（NH₄）₂SO₄+MgO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MgSO₄+2NH₃↑+H₂O．
（3）沉淀过程溶液的pH=10，此时溶液中c（Mg²⁺）=5.61×10^-4mol•L^-1．（已知K_sp[Mg（OH）₂]=5.61×10^-12）
（4）该工艺中可以循环使用的物质是（NH₄）₂SO₄、NH₃或NH₃•H₂O（填化学式）．
（5）传统工艺将白云石分解为氧化镁和氧化钙后提取，该工艺采用轻烧白云石的方法，其优点是①减少能源消耗、②便于CaCO₃分离．

Answer 1

分析 白云石主要成分为MgCO₃•CaCO₃轻烧，从过滤中可以得到CaCO₃来进行判断，可知分解的只是碳酸镁，研磨加入水和硫酸铵加热，硫酸铵和氧化镁反应生成氨气、硫酸镁和水，过滤后在滤液中加入氨水生成氢氧化镁沉淀，过滤得到氢氧化镁固体，
（1）从过滤中可以得到CaCO₃来进行判断，可知分解的只是碳酸镁；从表中可以看出，温度低于540℃时，物质不分解，高于840℃时，碳酸钙和碳酸镁都分解，因此该温度不超过700℃；
（2）加热的过程是放出氨气的过程，该过程中因为氧化镁跟水反应很少，因此涉及到的反应应该为：（NH₄）₂SO₄+MgO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MgSO₄+2NH₃↑+H₂O；
（3）pH=10时，溶液中c（OH^-）=$\frac{1{0}^{-14}}{1{0}^{-10}}$mol/L=10^-4 mol/L，c（Mg²⁺）=$\frac{{K}_{sp}[Mg（OH）_{2}]}{{c}^{2}（O{H}^{-}）}$；
（4）该工艺中可以循环使用的物质是参加反应过程，反应后又生成的物质可以循环使用；
（5）减少能源消耗、便于CaCO₃分离．

解答 解：白云石主要成分为MgCO₃•CaCO₃轻烧，从过滤中可以得到CaCO₃来进行判断，可知分解的只是碳酸镁，研磨加入水和硫酸铵加热，硫酸铵和氧化镁反应生成氨气、硫酸镁和水，过滤后在滤液中加入氨水生成氢氧化镁沉淀，过滤得到氢氧化镁固体，
（1）从过滤中可以得到CaCO₃来进行判断，可知分解的只是碳酸镁，碳酸钙不分解，则“轻烧”后得到的固体是CaCO₃、MgO；从表中可以看出，温度低于540℃时，物质不分解，高于840℃时，碳酸钙和碳酸镁都分解，因此该温度不超过700℃，
故答案为：CaCO₃、MgO； 700℃；
（2）加热的过程是放出氨气的过程，该过程中因为氧化镁跟水反应很少，涉及到的反应应该为（NH₄）₂SO₄+MgO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MgSO₄+2NH₃↑+H₂O，
故答案为：（NH₄）₂SO₄+MgO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MgSO₄+2NH₃↑+H₂O；
（3）pH=10时，溶液中c（OH^-）=$\frac{1{0}^{-14}}{1{0}^{-10}}$mol/L=10^-4 mol/L，c（Mg²⁺）=$\frac{{K}_{sp}[Mg（OH）_{2}]}{{c}^{2}（O{H}^{-}）}$=$\frac{5.61×1{0}^{-12}}{（1{0}^{-4}）^{2}}$mol/L=5.61×10^-4mol•L^-1，
故答案为：5.61×10^-4mol•L^-1 ；
（4）该工艺中可以循环使用的物质是参加反应过程，反应后又生成的物质可以循环使用，流程图分析判断（NH₄）₂SO₄ 、NH₃或NH₃•H₂O可以循环使用，
故答案为：（NH₄）₂SO₄、NH₃或NH₃•H₂O；
（5）分析流程可知，传统工艺将白云石分解为氧化镁和氧化钙后提取，该工艺采用轻烧白云石的方法可以减少能源消耗、便于CaCO₃分离；
故答案为：减少能源消耗；便于CaCO₃分离．

点评 本题考查了物质分离方法和流程理解应用，为高频考点，侧重于学生的分析能力和实验能力的考查，题目涉及混合物分离提纯、产物的分析判断，难度中等．