Question

鹵塊的主要成分是MgCl₂，此外還含 Fe³⁺、Fe²⁺和Mn²⁺等離子。以鹵塊為原料可制得輕質氧化鎂，工藝流程如下圖：

已知：Fe²⁺氫氧化物呈絮狀，不易從溶液中除去，所以常將它氧化為Fe³⁺，生成Fe(OH)₃沉淀除去。若要求產品盡量不含雜質，請根據表1表2提供的資料，填寫空白：  
表1  生成氫氧化物沉淀的pH

物質	開始沉淀	沉淀完全
Fe（OH）3	2.7	3.7
Fe（OH）2	7.6	9.6
Mn（OH）2	8.3	9.8
Mg（OH）2	9.6	11.1

 
表2  化學試劑價格表

試劑	價格（元/噸）
漂液（含NaClO，25.2%）	450
雙氧水（含H2O2 ,30%）	2400
燒堿（含98% NaOH）	2100
純堿（含99.5% Na2CO3）	600

 
（1）在步驟②中加入漂液而不是雙氧水其原因是                                         。
寫出加入NaClO發生反應的離子方程式                                                        。
（2）在步驟③中控制pH=9.8，其目的是                                                       。
（3）沉淀物A的成分為             ，試劑Z應該是              。
（4）在步驟⑤中發生反應的化學方程式是                                                      。
（5）若在實驗室中完成步驟⑥，則沉淀物必需在          （填儀器名稱）中灼燒。

Answer 1

（1）漂液比H₂O₂的價格低得多。（2分）   2Fe²⁺＋ClO^－＋2H⁺=2Fe³⁺＋Cl^－＋H₂O（3分）
（2）使除Mg²⁺以外的各種雜質金屬離子都生成氫氧化物沉淀，以便過濾除去。（2分）
（3）Fe（OH）₃ 、 Mn（OH）₂、 Mg（OH）₂   （2分，寫3個且全對得2分，只寫其中2個且寫對得1分，其他情況都得0分）   純堿  （2分）
（4）MgCO₃ ＋H ₂O  Mg（OH）₂↓+ CO₂↑ （3分，產物寫成堿式碳酸鎂也算正確）
（5）坩堝 （2分）

試題分析：（1）表2為一個試劑價格表，在漂白液和雙氧水均可做氧化劑時，從經濟角度應該選漂液更加實惠；因此加入漂白液次氯酸鈉后發生的化學反應的離子方程式為
2Fe²⁺  ＋  ClO^－＋  2H⁺ =  2Fe³⁺  ＋  Cl^－＋ H₂O。
（2）從表1的離子沉淀PH值可以看出步驟③調節pH值目的是使除Mg²⁺以外的各種雜質金屬離子都生成氫氧化物沉淀，以便過濾除去。
（3）步驟③調節pH值使除Mg²⁺以外的各種雜質金屬離子都沉淀了，但pH值已略微超過了Mg²⁺ 開始沉淀的pH值，所以得到的沉淀物A為Fe（OH）₃ 、 Mn（OH）₂，也有 Mg（OH）₂ ；沉淀物B在水中加熱煮沸可以生成氣體，同時又生成沉淀物Mg（OH）₂ ，則沉淀物B一定不是Mg（OH）₂ ，所以加入的Z物質在表2中只能選純堿。
（4）加入的Z物質為純堿，所以生成的沉淀物B是MgCO3，所以沉淀物MgCO3在煮沸的情況下發生水解，生成Mg（OH）₂ 和CO2氣體。化學方程式為MgCO₃ ＋H ₂O  Mg（OH）₂↓+ CO₂↑ 。
（5）氫氧化鎂灼燒制備氧化鎂，應該在耐高溫的容器坩堝中進行。