Question

【題目】I：已知MgCl2·6H2O受熱時發(fā)生水解：MgCl2·6H2O=Mg(OH)Cl+HCl↑+5H2O，而MgSO4·7H2O受熱不易發(fā)生水解。試解釋原因_______________________________________

II：鹵塊的主要成分是MgCl2，此外還含F(xiàn)e3+、Fe2+和Mn2+等離子．若用它以及表2中的某些物質(zhì)為原料，按圖所示工藝流程進行生產(chǎn)，可制得輕質(zhì)氧化鎂．

若要求產(chǎn)品盡量不含雜質(zhì)，且生產(chǎn)成本較低，請根據(jù)表1和表2提供的資料，填寫空白：

表1生成氫氧化物沉淀的pH

物質(zhì)	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原料價格表

物質(zhì)	價格（元噸-1）
漂液（含25.2% NaClO）	450
雙氧水（含30% H2O2）	2400
燒堿（含98% NaOH）	2100
純堿（含99.5% Na2CO3）	600

* Fe(OH)2呈絮狀不易從溶液中除去，所以常將Fe2+氧化為Fe3+，生成Fe(OH)3沉淀除去．

（1）在步驟②中加入的試劑X，最佳的選擇是___________，寫出步驟②中pH=1時所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：____________________________________________；

（2）在步驟③中加入的試劑是______________________；之所以要控制pH=9.8，其目的是______________________________________________________；

（3）某燃料電池的燃料為CO，電解質(zhì)為熔融態(tài)的試劑Z（步驟④中加入試劑的有效成分），則該燃料電池的正極電極反應(yīng)方程式為：____________________；

（4）在步驟⑤中發(fā)生的反應(yīng)是____________________________________________

Answer 1

【答案】MgCl2.6H2O水解產(chǎn)生的HCl易揮發(fā),導(dǎo)致水解容易進行,而MgSO4.7H2O如果水解產(chǎn)生的H2SO4無法揮發(fā),所以不易水解 漂液NaClO 2Fe2++ClO-+2H+═2Fe3++Cl-+H2O 燒堿 使除Mg2+以外的各種雜質(zhì)金屬離子都成為氫氧化物沉淀以便除去 O2+4e-+2CO2═2CO32- MgCO3+H2O═Mg（OH）2+CO2↑

【解析】

I. 依據(jù)MgCl2·6H2O、MgSO4·7H2O受熱水解產(chǎn)物分析，HCl易揮發(fā)而H2SO4不易揮發(fā)；

II.（1）步驟②是為了將Fe2+氧化成Fe3+，并在控制合適的條件時生成Fe（OH）3沉淀而除去，依據(jù)表二選擇合適的氧化劑；

（2）依據(jù)表三選擇合適的試劑，除Mg2+以外的各種雜質(zhì)金屬離子都生成氫氧化物沉淀，過濾除去；

（3）步驟④的目的是將Mg2+從溶液中沉淀出來．對比表2中燒堿和純堿的價格可以看出，純堿比燒堿價格低得多，采用純堿路線既合理又經(jīng)濟，故Z是純堿，以熔融的碳酸鈉為電解質(zhì)，CO為燃料可得燃料電池的正極電極反應(yīng)式；

（4）步驟⑤中，發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)是MgCO3和水共熱。

I. MgCl2·6H2O受熱時發(fā)生水解生有HCl，HCl揮發(fā)，促進水解，而MgSO4·7H2O受熱時生成H2SO4不揮發(fā)，不易發(fā)生水解；

II.（1）步驟②是為了將Fe2+氧化成Fe3+，并在控制合適的pH條件時生成Fe（OH）3沉淀而除去，雖然漂液和H2O2都可采用，但對比表2提供的原料價格可以看出，漂液比H2O2的價格低得多，所以選漂液最合理，pH=1時所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：2Fe2++ClO-+2H+═2Fe3++Cl-+H2O

本題答案為：漂液（NaClO），2Fe2++ClO-+2H+═2Fe3++Cl-+H2O ；

（2）步驟③的目的在于使除Mg2+以外的各種雜質(zhì)金屬離子都生成氫氧化物沉淀，以便通過過濾而除去，應(yīng)加入NaOH，如加入純堿，不能達到較高的，分析表1提供的數(shù)據(jù)：除去雜質(zhì)離子合理的pH范圍是3.7＜pH＜9.8，在此范圍內(nèi)，如果pH過高，就會有大量的Mg2+生成Mg（OH）2而進入沉淀中，從而導(dǎo)致生產(chǎn)成本的提高，為了兼顧產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)成本，選擇pH=9.8最合理，當(dāng)然此時Mg2+也會部分生成Mg（OH）2沉淀，但由于鹵塊價格低廉，這點不可避免的損失還是可以承受的；

本題答案為：答案為：NaOH，使除Mg2+以外的各種雜質(zhì)金屬離子都成為氫氧化物沉淀以便除去；

（3）通過分析可知Z為Na2CO3,所以正極電解反應(yīng)式為：O2+4e-+2CO2═2CO32-；

本題答案為：O2+4e-+2CO2═2CO32-；

（4）MgCO3和水共熱的化學(xué)方程式為：MgCO3+H2O═Mg（OH）2+CO2↑；

本題答案為：MgCO3+H2O═Mg（OH）2+CO2↑。