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以白云石(化学式表示为MgCO3·CaCO3)[高三][化学]

2021-07-03   答题:高三化学(晏老师)

【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:

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__________________________

 

【答案】  CaCO3、MgO  700°C  (NH4)2SO4+MgO=MgSO4+2NH3+H2O  5.61×10-3mol/L  (NH4)2SO4、NH3NH3·H2O  减少 CO2的排放。

【解析】流程分析白云石主要成分为MgCO3•CaCO3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)=5.61×10−12/(10−4.5)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、NH3NH3·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。

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