Question

[化學--化學與技術]
海水中鎂的總儲量約為2.1×10¹⁵t，目前世界上的60%的鎂來自海水．工業規模海水提鎂的流程（如圖所示），其步驟為：①將海水中大量存在的貝殼煅燒成石灰；②將石灰制成石灰乳；③將石灰乳加入到海水沉淀池中經過濾得到Mg（OH）₂沉淀；④在Mg（OH）₂沉淀中加入鹽酸得到MgCl₂溶液，再經蒸發結晶得到MgCl₂?6H₂O；⑤將MgCl₂?6H₂O在一定條件下加熱得到無水MgCl₂；⑥電解熔融的MgCl₂可得到鎂．

試回答下列問題：
（1）請寫出海水提鎂的過程中①⑥反應的化學方程式：
①

 

；        ⑥

 

．
（2）工業上采用電解MgCl₂的方法制得金屬鎂，電解槽中陰極的電極反應式為：

 

；
（3）步驟④中的蒸發是利用風吹日曬來完成的，而在實驗室中進行蒸發操作需要的主要儀器有

 

、

 

、

 

、

 

、鐵架臺等；
（4）步驟⑤中的“一定條件”指的是

 

目的是

 

（5）上述制鎂的流程中，可以在降低成本，減少污染方面做出一些工作，請寫出其中一點

 

；
（6）有同學認為上述過程中，可加熱Mg（OH）₂得到MgO，再電解熔融MgO制金屬鎂，這樣可簡化實驗步驟，體現實驗的簡約性原則．你同意該同學的想法嗎？為什么？

 

．

Answer 1

分析：（1）根據碳酸鈣加熱分解產生氧化鈣和二氧化碳；根據電解熔融氯化鎂得到單質鎂和氯氣；
（2）根據電解時，陰極是陽離子放電；
（3）在蒸發結晶過程中，使用的主要儀器有帶鐵圈的鐵架臺、酒精燈、玻璃棒、蒸發皿和坩堝鉗等；
（4）考慮鎂離子的水解，一定條件是防止水解的發生；
（5）電解產生的Cl₂用于制取HCl氣體，實現鹽酸循環利用；
（6）MgO熔點遠高于MgCl₂，應注意節約能源．

解答：解：（1）碳酸鈣加熱分解產生氧化鈣和二氧化碳，方程式為：CaCO₃

高溫  .

CaO+CO₂↑；電解熔融氯化鎂得到單質鎂和氯氣；MgCl_{2（熔融）}

電解  .

Mg+Cl₂↑；
故答案為：CaCO₃

高溫  .

CaO+CO₂↑；MgCl_{2（熔融 ）}

電解  .

Mg+Cl₂↑；
（2）電解熔融MgCl₂可得到金屬鎂，鎂離子在陰極放電，電極反應方程式為：Mg²⁺+2e^-=Mg，故答案為：Mg²⁺+2e^-=Mg；
（3）在蒸發結晶過程中，使用的主要儀器有帶鐵圈的鐵架臺、酒精燈、玻璃棒、蒸發皿和坩堝鉗等；
故答案為：蒸發皿；玻璃棒；酒精燈；坩堝鉗；
（4）MgCl₂?6H₂O在一定條件下加熱得到無水MgCl₂，若直接加熱MgCl₂?6H₂O，會促進Mg²⁺水解，得不到無水MgCl₂，因Mg²⁺水解呈酸性，在氯化氫氣流中可抑制Mg²⁺水解，同時帶走水蒸氣，故一定條件為在HCl氣流中，目的是抑制Mg²⁺水解，
故答案為：在HCl氣流中；抑制MgCl₂水解生成Mg（OH）₂，帶走水蒸氣；
（5）電解產生的Cl₂用于制取HCl氣體，實現鹽酸循環利用，減少了環境污染，
故答案為：電解產生的Cl₂用于制取HCl氣體，以實現氯元素的循環；
（6）MgO熔點遠高于MgCl₂，應注意節約能源，可用氯化鎂代替；
故答案為：不同意；因為MgO熔點很高，熔融時耗費大量的能量增加生產成本．

點評：本題以從海水中提取鎂為背景，考查物質的分離、提純，鹽類水解，節能減排等知識，培養了學生運用知識的能力．