Question

11．水合碱式碳酸镁[4MgCO₃•Mg（OH）₂•4H₂O〕，又称轻质碳酸镁．常利用菱镁矿（质量含量为碳酸镁90%，碳酸钙10%〕碳化法制取：

（1）根据下列表格数据，选择消化反应的最佳温度70℃；理由是温度进一步升高同等幅度，转化率几乎不变，但能耗增加．

消化温度/℃	30	40	50	60	70	80	90
转化率/%	50.3	58.2	85.1	85.2	90.7	91.2	91.5

（2）碳化反应可生成Mg（HCO₃）₂，生成Mg（HCO₃）₂的化学方程式为Mg（OH）₂+2CO₂═Mg（HCO₃）₂．
（3）流程图中煅烧反应和热解反应可以为碳化反应提供二氧化碳源．
（4）有工艺设计利用卤水碳化法制取轻质碳酸镁：
①卤水中含有Fe²⁺和Mn²⁺，当其浓度小于1×10^-5时，可以认为完全除去．常温时当调节溶液pH为9.5时，此时Mn²⁺小于10^-5mol/L，不会沉淀出来．

物质	Mg（OH）2	Fe（OH）3	Fe（OH）2	Mn（OH）2
Ksp	10-11	10-39	10-17	10-14

②如果把Fe²⁺转化为Fe³⁺，从环境角度选择最合适的氧化剂为C．
A．Ca（C1O）₂   B．Cl₂   C．H₂O₂   D．HNO₃
③下列方案中，较好的为方案2，理由是加入碳酸钠的产品中易混入更多杂质，不易提纯．

Answer 1

分析 菱镁矿（质量含量为碳酸镁90%，碳酸钙10%〕碳化法制取水合碱式碳酸镁[4MgC0₃•Mg（OH）₂•4H₂O〕，将菱镁矿煅烧，得到氧化镁和氧化钙，再加入水发生消化反应，净化得到氢氧化镁，与二氧化碳发生碳化反应，Mg（OH）₂+2CO₂═Mg（HCO₃）₂，再热解得到产品，反应为：5Mg（HCO₃）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$[4MgCO₃•Mg（OH）₂•4H₂O+6CO₂↑，
（1）选择转化率大但是又不多余耗能的；
（2）由流程图可知Mg（HCO₃）₂由Mg（OH）₂和2CO₂反应而来；
（3）流程图中煅烧反应和最后的热解反应能提高二氧化碳；
（4）①根据离子不沉淀，离子积小于溶度积计算；
②把Fe²⁺转化为Fe³⁺，从环境角度选择最合适的氧化剂应为不会生成污染环境的物质为佳；
③方案1中加入碳酸钠的产品中易混入更多杂质，不易提纯．

解答 解：（1）由图可知，70℃时，物质的转化率较大，但是温度进一步升高同等幅度，转化率几乎不变，但能耗增加；
故答案为：70℃；温度进一步升高同等幅度，转化率几乎不变，但能耗增加；
（2）由流程图可知Mg（HCO₃）₂由Mg（OH）₂和2CO₂反应而来，反应为：Mg（OH）₂+2CO₂═Mg（HCO₃）₂；
故答案为：Mg（OH）₂+2CO₂═Mg（HCO₃）₂；
（3）煅烧反应中碳酸镁和碳酸钙生成二氧化碳，热解反应生成二氧化碳；
故答案为：煅烧反应；热解反应；
（4）①已知：Ksp（Mn（OH）₂）=10^-14，常温时当调节溶液pH为9.5时，c（OH^-）=10^-4.5，此时Mn²⁺小于不沉淀，则c（Mn²⁺）•c（OH^-）²＜Ksp（Mn（OH）₂）=10^-14，则c（Mn²⁺）＜$\frac{1{0}^{-14}}{（1{0}^{-4.5}）^{2}}$=10^-5；
故答案为：10^-5；
②把Fe²⁺转化为Fe³⁺，从环境角度选择过氧化氢的产物为水，不污染环境；
故答案为：C；
③利用卤水碳化法制取轻质碳酸镁，方案1中加入碳酸钠的产品中易混入更多杂质，不易提纯，故方案2更合适；
故答案为：方案2；加入碳酸钠的产品中易混入更多杂质，不易提纯．

点评 本题考查了物质的制备，涉及对工艺流程的理解、氧化还原反应、对条件的控制选择与理解、溶度积的计算等，理解工艺流程原理是解题的关键，是对学生综合能力的考查，需要学生具备扎实的基础与灵活运用能力，题目难度中等．