Question

【題目】鹵塊的主要成分是MgCl2 ， 此外還含F(xiàn)e2+、Fe3+和Mn2+等雜質(zhì)離子．以鹵塊為原料按下圖所示流程進(jìn)行生產(chǎn)，可制得輕質(zhì)氧化鎂．

查閱資料得下表相關(guān)數(shù)據(jù)：

表1：生成氫氧化物沉淀的pH			表2：原料價(jià)格表
物質(zhì)	開始沉淀	沉淀完全	物質(zhì)	價(jià)格（元/噸）
Fe（OH）3	2.7	3.7	a．漂液（含25.2%NaClO）	450
Fe（OH）2	7.6	9.6﹡	b．雙氧水（含30%H2O2）	2400
Mn（OH）2	8.3	9.8	c．燒堿（含98%NaOH）	2100
Mg（OH）2	9.6	11.1	d．純堿（含99.5%Na2CO3）	600

﹡Fe2+氫氧化物呈絮狀，不易從溶液中除去，必須將它氧化后以Fe（OH）3沉淀形式才能除盡．
若要求產(chǎn)品盡量不含雜質(zhì)且生產(chǎn)成本較低，請根據(jù)上表提供的資料回答：
（1）流程中加入的試劑X，Y，Z最佳選擇依次是表2中的（選填試劑編號）．
（2）步驟②發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為；步驟⑤中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程為 ．
（3）步驟③控制pH=9.8的目的是 ．
（4）若在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行步驟⑥的灼燒實(shí)驗(yàn)，必須用到的儀器是鐵三腳、酒精噴燈、和泥三角．
（5）在探究Mg（OH）2溶解性的實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)向裝有少量Mg（OH）2濁液的試管中加入適量NH4Cl晶體，充分振蕩后溶液會變澄清，請用化學(xué)平衡的原理解釋濁液變澄清的原因 ．

Answer 1

【答案】
（1）acd
（2）2Fe2++ClO﹣+2H+=Cl﹣+2Fe3++H2O；MgCO3+H2O Mg（OH）2↓+CO2↑
（3）使Mg2+以外的雜質(zhì)盡可能徹底地轉(zhuǎn)化為沉淀除去
（4）坩堝
（5）Mg（OH）2（s）?Mg2+（aq）+2OH﹣（aq），NH4Cl 電離出的NH4+與OH﹣結(jié)合成弱電解質(zhì)NH3?H2O，降低了c（OH﹣），Mg（OH）2溶解平衡向右移動
【解析】解：（1.）步驟②是為了將Fe2+氧化成Fe3+ ， 并在控制合適的pH條件時生成Fe（OH）3沉淀而除之，雖然漂液和H2O2都可采用，但對比表2提供的原料價(jià)格可以看出，漂液比H2O2的價(jià)格低得多，所以選漂液最合理，故X為漂液；加入Y的目的是調(diào)節(jié)pH，選用氫氧化鈉，故Y為燒堿；加入Z的目的是使鎂離子沉淀，Z為純堿；所以答案是：acd；
（2.）流程中加入次氯酸鈉在酸性溶液中會氧化亞鐵離子為鐵離子，反應(yīng)的離子方程式為：2Fe2++ClO﹣+2H+=2Fe3++Cl﹣+H2O；
加入的Z物質(zhì)為純堿，所以步驟④生成的沉淀物是MgCO3 ， 所以沉淀物MgCO3在煮沸的情況下發(fā)生水解，生成Mg（OH）2和CO2氣體，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：MgCO3+H2O Mg（OH）2↓+CO2↑，所以答案是：2Fe2++ClO﹣+2H+=Cl﹣+2Fe3++H2O；MgCO3+H2O Mg（OH）2↓+CO2↑；
（3.）步驟③的目的在于使除Mg2+以外的各種雜質(zhì)金屬離子都生成氫氧化物沉淀，以便通過過濾而除去，應(yīng)加入NaOH，如加入純堿，不能達(dá)到較高的PH，分析表1提供的數(shù)據(jù)：除去雜質(zhì)離子合理的pH范圍是3.7＜pH＜9.8，在此范圍內(nèi)，如果pH過高，就會有大量的Mg2+生成Mg（OH）2而進(jìn)入沉淀中，從而導(dǎo)致生產(chǎn)成本的提高；為了兼顧產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)成本，選擇pH=9.8最合理，當(dāng)然此時Mg2+也會部分生成Mg（OH）2沉淀，但由于鹵塊價(jià)格低廉，這點(diǎn)不可避免的損失還是可以承受的，以此保證產(chǎn)品的純度，所以答案是：使除Mg2+以外的各種雜質(zhì)金屬離子都成為氫氧化物沉淀以便除去；
（4.）步驟⑥由氫氧化鎂灼燒制備氧化鎂，應(yīng)該在耐高溫的坩堝中進(jìn)行，所以答案是：坩堝；
（5.）氫氧化鎂溶液中存在溶解平衡Mg（OH）2Mg 2++2OH﹣ ， Mg（OH）2電離出來的OH﹣與NH4+結(jié)合生成難電離的弱電解質(zhì)NH3H2O，氫氧根離子濃度降低，從而使Mg（OH）2的溶解平衡向右移動，促進(jìn)氫氧化鎂溶解，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 電離出的NH4+與OH﹣結(jié)合成弱電解質(zhì)NH3H2O，降低了c（OH﹣），Mg（OH）2溶解平衡向右移動．