Question

（本題16分）工業上用白云石制備高純氧化鎂的工藝流程如下：

已知Ⅰ.白云石主要成分可表示為：CaO 32.50%；MgO 20.58%；Fe₂O₃ 2.18%；SiO₂ 0.96%；其他 43.78%。
（1）為了提高白云石的煅燒效果，可以采取的措施是將礦石             。若在實驗室中煅燒白云石，需要的儀器除酒精燈、三腳架以外，還需要            （填序號）。
A．蒸發皿         B．坩堝        C．泥三角        D．石棉網
（2）加入H₂SO₄控制pH時，終點pH對產品的影響如圖8所示。則由圖示可得到的結論及原因是：

①pH過高會導致___________________________下降，其原因是_______________________
②pH過低會引起____________________________ ，其原因可能是__________(填序號)
A.Fe₂O₃溶于H₂SO₄最終使產品混有雜質                B.SiO₂溶于H₂SO₄最終使產品混有雜質
C.酸性過強，形成可溶的Ca(HSO₄)₂，最終使產品混有含鈣的雜質
（3）已知MgSO₄、CaSO₄的溶解度如下表：

溫度（℃）	40	50	60	70
MgSO4	30.9	33.4	35.6	36.9
CaSO4	0.210	0.207	0.201	0.193

根據上表數據，簡要說明析出CaSO₄.2H₂O的操作步驟是                   、                   。
（4）寫出沉淀反應中的離子方程式：                                                    。
（5）該生產流程中還可得到的一種副產品是_______________。
（6）已知酸堿指示劑百里酚藍變色的pH范圍如表所示：25℃時，
向Mg(OH)₂的飽和溶液中滴加2滴百里酚藍指示劑，溶液所呈現的
顏色為                （25℃時，Mg(OH)₂的溶度積Ksp=5.6×10^-12）。

pH	< 8.0	8.0 ~ 9.6	> 9.6
顏色	黃色	綠色	藍色

 

Answer 1

32. 答案（16分）
（1）粉碎 （2分）BC （2分）
（2）①鎂浸出率降低（1分）Mg(OH)₂或MgO未完全溶解（1分）
②產品純度下降（1分）AC （1分）
（3）升溫結晶、趁熱過濾 （2分，各1分））
（4）Mg²⁺ +2NH₃.H₂O = Mg(OH)₂↓+ 2NH₄⁺（2分）
（5）(NH₄)₂SO₄（2分）
（6）藍色 （2分）

試題分析： （1）提高礦石煅燒效果的措施通常是對礦石進行粉碎處理，以增大反應的接觸面積，從而加快反應速率，使煅燒更加充分。若在實驗室煅燒白云石，煅燒需要的配套裝置有酒精燈、三腳架、坩堝、泥三角坩、堝鉗等，所以此處必須選BC。
（2）①圖像中有兩條曲線，根據提示曲線上打黑點的是鎂浸出率曲線，該曲線隨著橫坐標終點pH的增大，呈現出逐漸下降的趨勢，且當pH>6時，浸出率下降得越來越快；而曲線上打小方點的是氧化鎂的純度，該純度隨著橫坐標終點pH的增大呈現出增大的趨勢，但是較不同的是，開始增大迅速，當pH>6時，氧化鎂的純度增大不明顯。所以①pH過高會導致鎂的浸出率降低，原因是加硫酸溶解時，若pH過高，則沉淀物MgO不能完全溶解。
②pH過低會引起制得的氧化鎂的純度偏低，原因是白云石中的氧化物雜質Fe₂O₃、CaO都會溶于硫酸，并且生成可溶的物質，所以AC均有可能，選AC。
（3）由表中數據可知，硫酸鎂易溶于水，溶解度隨溫度升高而升高，而硫酸鈣則微溶于水，隨著溫度升高溶解度基本不變，所以利用二者溶解度上的差異，若要析出硫酸鈣晶體來，可以采取的措施是升溫結晶、趁熱過濾。
（4）沉淀步驟中反應池中的主要為鎂離子，所以加入氨水，氨水和鎂離子結合生成沉淀氫氧化鎂，所以離子方程式是Mg²⁺ +2NH₃.H₂O = Mg(OH)₂↓+ 2NH₄⁺ ，注意氨水不能拆。
（5）當沉淀步驟析出Mg(OH)₂ 后，溶液還剩下NH₄⁺ 和SO₄ 2-，所以可以利用此剩余溶液制得副產品(NH₄)₂SO₄ ，可用于做氮肥。
（6）飽和的氫氧化鎂溶液存在Mg(OH)₂ （s）= Mg²⁺（aq） + 2 OH-（aq）溶解平衡，2c（Mg²⁺）= c（OH ^-），又溶度積Ksp= c（Mg²⁺）c²（OH ^-）=5.6×10^-12 ，由此可以得出c（OH ^-）=3.6×10^-4 ，所以pH>9.6，所以加入百里酚藍指示劑，溶液呈藍色。