Question

皮江法煉鎂工藝原理
皮江法生產(chǎn)金屬鎂是以煅燒白云石為原料、硅鐵為還原劑、螢石為催化劑，進(jìn)行計(jì)量配料．粉磨后壓制成球，稱為球團(tuán)．將球團(tuán)裝入還原罐中，加熱到1200℃，內(nèi)部抽真空至13.3Pa或更高，則產(chǎn)生鎂蒸氣．鎂蒸氣在還原罐前端的冷凝器中形成結(jié)晶鎂，亦稱粗鎂．再經(jīng)熔劑精煉，產(chǎn)生商品鎂錠，即精鎂．
皮江法煉鎂生產(chǎn)工序
（1）白云石煅燒：將白云石在回轉(zhuǎn)窯或豎窯中加熱至1100～1200℃，燒成煅白（MgO?CaO）．
（2）配料制球：以煅白、硅鐵粉和螢石粉計(jì)量配料、粉磨，然后壓制成球．
（3）還原：將料球在還原罐中加熱至1200±10℃，在13.3Pa或更高真空條件下，保持8～10小時(shí)，氧化鎂還原成鎂蒸氣，冷凝后成為粗鎂．
（4）精煉鑄錠：將粗鎂加熱熔化，在約710℃高溫下，用溶劑精煉后，鑄成鎂錠，亦稱精鎂．
（5）酸洗：將鎂錠用硫酸或硝酸清洗表面，除去表面夾雜，使表面美觀．
（注：白云石：CaMg（CO₃）₂　螢石：CaF）
（1）白云石在回轉(zhuǎn)窯或豎窯中煅燒產(chǎn)生的

 

是侯德榜制堿法中的原料之一．
（2）在還原罐中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

．
（3）還原罐抽成真空的目的是

 

．
（4）從環(huán)保角度考慮，精鎂酸洗用

 

（填硫酸或硝酸）洗更好，原因是

 

．
（5）取經(jīng)酸洗干燥過(guò)的鎂4.8克，與足量的鹽酸反應(yīng)完全后，得氫氣0.402克，則鎂中的雜質(zhì)可能是

 

（填元素符號(hào)）
A．Zn　　　　　　　　　B．Fe　　　　　　　　　C．Al
若鎂僅含上述一種金屬雜質(zhì)，則鎂中雜質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

 

．
（6）皮江法煉鎂盡管比融鹽電解法有優(yōu)點(diǎn)，但是它也有一定的缺點(diǎn)，試舉出皮江法煉鎂一個(gè)缺點(diǎn)

 

．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)的白云石：CaMg（CO₃）₂組成、煅燒產(chǎn)物MgO?CaO及侯德榜制堿法的原料進(jìn)行分析；
（2）還原罐中硅與氧化鎂反應(yīng)生成鎂蒸氣和二氧化硅；
（3）在空氣中鎂能夠被空氣中的氧氣氧化，據(jù)此進(jìn)行解答；
（4）根據(jù)硫酸、硝酸的化學(xué)性質(zhì)及反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行解答；
（5）根據(jù)平均摩爾質(zhì)量法計(jì)算出二價(jià)金屬的平均摩爾質(zhì)量，然后進(jìn)行判斷；根據(jù)氫氣的質(zhì)量、金屬的質(zhì)量列式計(jì)算；
（6）根據(jù)消耗能源情況、環(huán)境污染方面進(jìn)行分析．

解答：解：（1）白云石化學(xué)式為：CaMg（CO₃）₂，煅燒得到MgO?CaO，所以反應(yīng)產(chǎn)物中有二氧化碳生成，二氧化碳為侯氏制堿法的原料，
故答案為：二氧化碳；
（2）在還原罐中氧化鎂與硅反應(yīng)，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2MgO+Si

高溫  .

2Mg↑+SiO₂，
故答案為：2MgO+Si

高溫  .

2Mg↑+SiO₂；
（3）為了防止已還原的Mg在高溫條件下再次被氧化，還原罐需要抽成真空，
故答案為：防止已還原的Mg在高溫條件下再次被氧化；
（4）由于硝酸反應(yīng)產(chǎn)物中有氮的氧化物產(chǎn)物，會(huì)造成大氣污染，所以應(yīng)該選用硫酸，
故答案為：硫酸；因?yàn)镠NO₃會(huì)產(chǎn)生氮氧化物，污染大氣；
（5）4.8克若全部為金屬鎂，鎂的物質(zhì)的量為0.2mol，完全反應(yīng)生成氫氣0.2mol，質(zhì)量為0.4g，顯然實(shí)際生成的氫氣偏大，說(shuō)明相同質(zhì)量時(shí)雜質(zhì)放出的氫氣比鎂多，選項(xiàng)中只有Al放出的氫氣比鎂多；設(shè)鎂的物質(zhì)的量為x，鋁的物質(zhì)的量為y，根據(jù)混合物總質(zhì)量可得：24x+27y=4.8，根據(jù)氫氣的質(zhì)量可得：2x+3y=0.402，解得：x=0.197mol，所以裝置鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：1-

0.197mol×24g/mol

4.8

×100%=1.5%，
故答案為：C；1.5%；
（6）根據(jù)反應(yīng)原理可知，皮江法煉鎂消耗的能量較高，環(huán)境污染較大，
故答案為：環(huán)境污染大，能耗高．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了金屬的冶煉原理、物質(zhì)的分離與提純，題目難度較大，試題涉及的知識(shí)點(diǎn)較多，題量較大，充分考查了學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的掌握情況．