Question

2．海水中富含鎂，可經過加堿沉淀、過濾、酸溶、結晶及脫水等步驟得到無水氯化鎂，最后電解得到金屬鎂．已知25℃時K_sp[Mg（OH）₂]=1.8×10^-11，K_sp[Fe（OH）₃]=1.0×10^-38． 當溶液中離子濃度≤1.0×10^-5 mol•L^-1可視為沉淀完全．
（1）有濃度為1.8×10^-3mol•L^-1的MgCl₂溶液，該溶液中含有少量Fe ³⁺，當溶液中Fe ³⁺ 沉淀完全時，Mg ²⁺是否開始沉淀無沉淀，Mg（OH）₂開始沉淀時溶液的pH為10．
（2）除去MgCl₂酸性溶液中少量的FeCl₃，可加入的試劑有ab．
a．MgO            b．Mg（OH）₂          c．NH₃．H₂O        d．MgSO₄
（3）若在空氣中加熱MgCl₂•6H₂O，可生成Mg（OH）Cl或MgO，寫出生成Mg（OH）Cl或MgO相關的化學方程式MgCl₂•6H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mg（OH）Cl+HCl↑+5H₂O↑或MgCl₂•6H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MgO+2HCl↑+5H₂O↑．
（4）MgCl₂•6H₂O在干燥的HCl氣流中加熱可得到無水氯化鎂，其原因是HCl氣流可抑制Mg²⁺水解．
（5）電解熔融的MgCl₂，陽極的電極反應式為：2Cl^--2e^-=Cl₂↑．

Answer 1

分析 （1）當溶液中Fe ³⁺ 沉淀完全時，即Fe³⁺ 濃度≤1.0×10^-5 mol•L^-1，根據K_sp[Fe（OH）₃]可計算出溶液中c（OH^-）的值，再根據K_sp[Mg（OH）₂]判斷，c（Mg²⁺）=1.8×10^-3mol•L^-1，根據K_sp[Mg（OH）₂]可計算出溶液中c（OH^-）的值，進而確定pH；
（2）除去MgCl₂酸性溶液中少量的FeCl₃，利用加入的試劑調節(jié)溶液PH使鐵離子完全沉淀，同時不能引入新的雜質；
（3）若在空氣中加熱MgCl₂•6H₂O，可生成Mg（OH）Cl或MgO，依據原子守恒書寫化學方程式；
（4）氯化鎂水解顯酸性，氯化氫氣流中加熱防止水解；
（5）依據電解原理書寫電極反應；

解答 解：（1）當溶液中Fe ³⁺ 沉淀完全時，即Fe³⁺ 濃度≤1.0×10^-5 mol•L^-1，所以c（OH^-）=$\root{3}{\frac{Ksp[Fe（OH）{\;}_{3}]}{1.0×10{\;}^{-5}}}$=$\root{3}{\frac{1.0×10{\;}^{-38}}{1.0×10{\;}^{-5}}}$=1.0×10^-11，此時溶液中c²（OH^-）•c（Mg²⁺）=（1.0×10^-11）²×1.8×10^-3=1.8×10^-25＜K_sp[Mg（OH）₂]=1.8×10^-11，所以沒有氫氧化鎂沉淀產生，c（Mg²⁺）=1.8×10^-3mol•L^-1，當鎂離子開始沉淀時，c（OH^-）=1.0×10^-4mol•L^-1，所以溶液中pH值為10，
故答案為：無沉淀；10；
（2）除去MgCl₂酸性溶液中少量的FeCl₃，利用加入的試劑調節(jié)溶液PH使鐵離子完全沉淀，同時不能引入新的雜質；
a．MgO可以和酸反應調節(jié)溶液PH使鐵離子沉淀，不引入新的雜質，故a符合；       
b．Mg（OH）₂和酸反應調節(jié)溶液PH使鐵離子沉淀，不引入新的雜質，故b符合；    
c．NH₃．H₂O 和酸反應調節(jié)溶液PH使鐵離子沉淀，但會引入新的雜質，故c不符合；    
 d．MgSO₄和酸不反應，不能調節(jié)溶液PH使鐵離子沉淀，引入新的雜質離子硫酸根離子，故d不符合；
故答案為：ab；
（3）若在空氣中加熱MgCl₂•6H₂O，可生成Mg（OH）Cl或MgO，依據原子守恒書寫化學方程式為：MgCl₂•6H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mg（OH）Cl+HCl↑+5H₂O↑或MgCl₂•6H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MgO+2HCl↑+5H₂O↑；
故答案為：MgCl₂•6H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mg（OH）Cl+HCl↑+5H₂O↑或MgCl₂•6H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MgO+2HCl↑+5H₂O↑；
（4）氯化鎂水解顯酸性，氯化氫氣流中加熱防止水解，HCl氣流可抑制Mg²⁺水解；
故答案為：HCl氣流可抑制Mg²⁺水解；
（5）依據電解原理書寫電極反應，電解熔融的MgCl₂，氯離子移向陽極失電子生成氯氣，鎂離子在陰極得到電子生成鎂，陽極的電極反應為；2Cl^--2e^-=Cl₂↑，
故答案為：2Cl^--2e^-=Cl₂↑．

點評 本題考查了海水提取鎂的工業(yè)生產流程分析判斷，除雜試劑選擇原則，電解原理的分析應用，掌握基礎是關鍵，題目難度中等．