Question

【题目】以白云石（化学式表示为MgCO3·CaCO3)为原料制备氢氧化镁的工艺流程如下：

已知：①白云石加热过程中，固体失重百分比与温度的关系如下图所示:

② Ksp[Mg(OH)2]=5.61×10-12。

（1）根据流程图判断白云石“轻烧”后固体产物的主要成份 _____（填化学式）。结合上图判断“轻烧”温度应不超过 _____。

（2）“加热反应”的化学方程式为_________________________。

（3）沉淀过程溶液的pH=9.5，此时溶液中c(Mg2+)= _______（已知）。

（4）该工艺中可以循环使用的物质是________（填化学式）。

（5）传统工艺将白云石分解为氧化镁和氧化钙后提取，从环境保护的用度分析，该工艺采用轻烧白云石的方法，其优点是__________________________。

Answer 1

【答案】 CaCO3、MgO 700°C (NH4)2SO4+MgO=MgSO4+2NH3+H2O 5.61×10-3mol/L (NH4)2SO4、NH3或NH3·H2O 减少 CO2的排放。

【解析】流程分析白云石主要成分为MgCO3CaCO3轻烧，从过滤中可以得到CaCO3来进行判断，分解的只是碳酸镁，研磨加入水和硫酸铵加热，硫酸铵和氧化镁反应生成氨气、硫酸镁和水，过滤加入氨水生成氢氧化镁沉淀，过滤得到氢氧化镁固体；则

（1）从过滤中可以得到CaCO3来进行判断分解的只是碳酸镁，分解生成氧化镁，因此白云石“轻烧”后固体产物的主要成份CaCO3、MgO；从表中可以看出，温度低于540℃时，物质不分解，高于840℃时，碳酸钙和碳酸镁都分解，因此该温度不超过700℃；（2）加热的过程是放出氨气的过程，该过程中因为氧化镁跟水反应很少，因此涉及到的反应应该为：(NH4)2SO4+MgOMgSO4+2NH3↑+H2O；（3）依据溶度积常数计算得到，沉淀过程溶液的pH=9.5，c（OH－）＝10－4.5mol/L，c（Mg2+）＝Ksp(Mg(OH)2)/c2(OH)＝5.61×1012/(104.5)2＝5.61×10－3mol/L；（4）该工艺中可以循环使用的物质是参加反应过程，反应后又生成的物质，流程图分析判断（(NH4)2SO4、NH3或NH3·H2O可以循环使用；（5）分析流程可知，传统工艺将白云石分解为氧化镁和氧化钙后提取，该工艺采用轻烧白云石的方法可以减少能源消耗、便于CaCO3分离，同时也减少CO2排放。