Question

【題目】（14分）工業上可以采用熱還原法制備金屬鎂（鎂沸點為1107℃，熔點是648.8℃）。

（1）將堿式碳酸鎂[4MgCO3·Mg(OH)2·5H2O]和焦炭按一定比例混合，放入真空管式爐中先升溫至500℃保持一段時間，然后升溫至1450℃反應制得鎂。

①用碳還原法制備金屬鎂需要在真空中而不在空氣中進行，其原因是 。

②焦炭與堿式碳酸鎂的物質的量的比值不同對鎂的還原率有較大影響，結果如圖。當比值大于15∶1時，還原率下降的原因可能是 。

③堿式碳酸鎂分解如圖所示，寫出在1450℃反應制得鎂的化學反應方程式 。

（2）工業上可以采用MgCl2溶液和Na2CO3溶液混合制備堿式碳酸鎂，寫出反應離子方程式 。

反應采用68℃，溫度不宜高于68℃的原因是 。

（3）工業采用電解MgCl2溶液產生Mg(OH)2，如圖。然后用Mg(OH)2懸濁液吸收煙氣中的二氧化碳，減少二氧化碳的排放同時產生堿式碳酸鎂。該電池的陰極電極反應式為 。電解時還得到副產物為 。

Answer 1

【答案】每空2分

（1）①在空氣中鎂被氧氣氧化

②過量的焦炭能吸附鎂蒸氣，收集到的鎂量減少

③MgO+C = Mg+CO

（2）5Mg2++5CO32-+ H2O = 4MgCO3·Mg(OH)2 ↓+ CO2↑ 堿式碳酸鎂受熱分解或水解為氫氧化鎂

（3）Mg2+ + 2H2O +2e- = Mg(OH)2↓+H2↑ HCl

【解析】

試題分析：

（1）①金屬鎂性質活潑，在空氣中能與氧氣和氮氣等反應，所以要排除空氣反應；②當比值大于15∶1時就是焦炭過量，焦炭具有較大的表面積具有吸附作用，能吸附鎂蒸氣導致鎂的產率降低；③根據圖中數據確定分解的最終產物為氧化鎂（5×40/484=0.41），因為焦炭過量，所以產物為鎂和CO；

（2）該反應為鎂離子部分水解得到的產物：5Mg2++5CO32-+ H2O = 4MgCO3·Mg(OH)2 ↓+ CO2↑；堿式碳酸鎂受熱分解為氧化鎂或水解為氫氧化鎂進一步分解為氧化鎂；（3）電解時陰極陽離子放電，應為氫離子放電產生氫氣，溶液中生成的氫氧根離子與鎂離子反應生成氫氧化鎂沉淀；陽極上氫氣放電產生氫離子，氯離子通過陰離子交換膜進入陽極區，得到鹽酸副產品。