Question

10．利用生产硼砂的废渣-硼镁泥（主要成分为MgCO₃、SiO₂，还有少量Fe₂O₃、MnO、CaO等）为主要原料制取轻质碳酸镁[MgCO₃•Mg（OH）₂•2H₂O]的工业流程如下：

（1）写出“酸溶”一步中，MgCO₃和硫酸反应的化学方程式MgCO₃+H₂SO₄=MgSO₄+CO₂↑+H₂．酸溶时硫酸稍过量（pH约为2），目的是使碳酸镁充分溶解生成硫酸镁．
（2）滤渣2的主要成分有MnO₂和Fe（OH）₃，写出生成MnO₂的离子方程式Mn²⁺+ClO^-+H₂O═MnO₂↓+2H⁺+Cl^-．
（3）“合成”时需通蒸气至80℃，边加热边搅拌，温度控制在80℃的原因是温度过低反应速率慢，温度过高轻质碳酸镁、碳酸铵会分解，写出该步发生的化学反应方程式2MgSO₄+2（NH₄）₂CO₃+3H₂O=MgCO₃•Mg（OH）₂•2H₂O↓+2（NH₄）₂SO₄++₂CO₃↑．

Answer 1

分析 由制备流程可知，硼镁泥的主要成分为MgCO₃、SiO₂，还有少量Fe₂O₃、MnO、CaO等，向废渣中加硫酸时SiO₂不溶解，过滤得到滤渣1为二氧化硅，NaClO具有氧化性，能将Mn²⁺氧化为MnO₂，调节PH生成MnO₂、Fe（OH）₃沉淀，过滤得滤渣2为MnO₂、Fe（OH）₃，再经过系列除杂后所得溶液中加碳酸铵溶液，得到轻质碳酸镁，
（1）MgCO₃和硫酸反应生成硫酸镁和二氧化碳，硫酸过量可以使碳酸镁充分溶解；
（2）根据上面的分析可知滤渣2的主要成分，次氯酸钠能氧化锰离子生成MnO₂，据此书写离子方程式；
（3）“合成”时在溶液中加碳酸铵溶液，得到轻质碳酸镁、硫酸铵和水，温度过低反应速率慢，温度过高轻质碳酸镁、碳酸铵会分解，据此答题．

解答 解；由制备流程可知，硼镁泥的主要成分为MgCO₃、SiO₂，还有少量Fe₂O₃、MnO、CaO等，向废渣中加硫酸时SiO₂不溶解，过滤得到滤渣1为二氧化硅，NaClO具有氧化性，能将Mn²⁺氧化为MnO₂，调节PH生成MnO₂、Fe（OH）₃沉淀，过滤得滤渣2为MnO₂、Fe（OH）₃，再经过系列除杂后所得溶液中加碳酸铵溶液，得到轻质碳酸镁，
（1）MgCO₃和硫酸反应生成硫酸镁和二氧化碳，反应方程式为MgCO₃+H₂SO₄=MgSO₄+CO₂↑+H₂O，硫酸过量可以使碳酸镁充分溶解生成硫酸镁，
故答案为：MgCO₃+H₂SO₄=MgSO₄+CO₂↑+H₂；使碳酸镁充分溶解生成硫酸镁；
（2）根据上面的分析可知滤渣2的主要成分为MnO₂、Fe（OH）₃，次氯酸钠能氧化锰离子生成MnO₂，反应的离子方程式为Mn²⁺+ClO^-+H₂O═MnO₂↓+2H⁺+Cl^-，
故答案为：Fe（OH）₃；Mn²⁺+ClO^-+H₂O═MnO₂↓+2H⁺+Cl^-；
（3）“合成”时在溶液中加碳酸铵溶液，得到轻质碳酸镁、硫酸铵和水，温度过低反应速率慢，温度过高轻质碳酸镁、碳酸铵会分解，“合成”时反应的方程式为2MgSO₄+2（NH₄）₂CO₃+3H₂O=MgCO₃•Mg（OH）₂•2H₂O↓+2（NH₄）₂SO₄++₂CO₃↑，
故答案为：温度过低反应速率慢，温度过高轻质碳酸镁、碳酸铵会分解；2MgSO₄+2（NH₄）₂CO₃+3H₂O=MgCO₃•Mg（OH）₂•2H₂O↓+2（NH₄）₂SO₄++₂CO₃↑．

点评 本题考查制备实验方案的设计，为高频考点，把握物质的制备的流程、理解反应原理为解答的关键，涉及物质的制备、除杂等知识，题目较为综合，有一定难度，本题注意要认真分析题中数据，考查学生的分析能力，题目难度中等．