题目

题型：不详难度：来源：

（本题16分）工业上用白云石制备高纯氧化镁的工艺流程如下：

已知Ⅰ.白云石主要成分可表示为：CaO 32.50%；MgO 20.58%；Fe₂O₃ 2.18%；SiO₂ 0.96%；其他 43.78%。
（1）为了提高白云石的煅烧效果，可以采取的措施是将矿石             。若在实验室中煅烧白云石，需要的仪器除酒精灯、三脚架以外，还需要            （填序号）。
A．蒸发皿         B．坩埚        C．泥三角        D．石棉网
（2）加入H₂SO₄控制pH时，终点pH对产品的影响如图8所示。则由图示可得到的结论及原因是：

①pH过高会导致___________________________下降，其原因是_______________________
②pH过低会引起____________________________ ，其原因可能是__________(填序号)
A.Fe₂O₃溶于H₂SO₄最终使产品混有杂质                B.SiO₂溶于H₂SO₄最终使产品混有杂质
C.酸性过强，形成可溶的Ca(HSO₄)₂，最终使产品混有含钙的杂质
（3）已知MgSO₄、CaSO₄的溶解度如下表：

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

根据上表数据，简要说明析出CaSO₄.2H₂O的操作步骤是                   、                   。
（4）写出沉淀反应中的离子方程式：                                                    。
（5）该生产流程中还可得到的一种副产品是_______________。
（6）已知酸碱指示剂百里酚蓝变色的pH范围如表所示：25℃时，
向Mg(OH)₂的饱和溶液中滴加2滴百里酚蓝指示剂，溶液所呈现的
颜色为                （25℃时，Mg(OH)₂的溶度积Ksp=5.6×10^-12）。

pH	< 8.0	8.0 ~ 9.6	> 9.6
颜色	黄色	绿色	蓝色

 

答案

32. 答案（16分）
（1）粉碎 （2分）BC （2分）
（2）①镁浸出率降低（1分）Mg(OH)₂或MgO未完全溶解（1分）
②产品纯度下降（1分）AC （1分）
（3）升温结晶、趁热过滤 （2分，各1分））
（4）Mg²⁺ +2NH₃.H₂O = Mg(OH)₂↓+ 2NH₄⁺（2分）
（5）(NH₄)₂SO₄（2分）
（6）蓝色 （2分）

解析

试题分析： （1）提高矿石煅烧效果的措施通常是对矿石进行粉碎处理，以增大反应的接触面积，从而加快反应速率，使煅烧更加充分。若在实验室煅烧白云石，煅烧需要的配套装置有酒精灯、三脚架、坩埚、泥三角坩、埚钳等，所以此处必须选BC。
（2）①图像中有两条曲线，根据提示曲线上打黑点的是镁浸出率曲线，该曲线随着横坐标终点pH的增大，呈现出逐渐下降的趋势，且当pH>6时，浸出率下降得越来越快；而曲线上打小方点的是氧化镁的纯度，该纯度随着横坐标终点pH的增大呈现出增大的趋势，但是较不同的是，开始增大迅速，当pH>6时，氧化镁的纯度增大不明显。所以①pH过高会导致镁的浸出率降低，原因是加硫酸溶解时，若pH过高，则沉淀物MgO不能完全溶解。
②pH过低会引起制得的氧化镁的纯度偏低，原因是白云石中的氧化物杂质Fe₂O₃、CaO都会溶于硫酸，并且生成可溶的物质，所以AC均有可能，选AC。
（3）由表中数据可知，硫酸镁易溶于水，溶解度随温度升高而升高，而硫酸钙则微溶于水，随着温度升高溶解度基本不变，所以利用二者溶解度上的差异，若要析出硫酸钙晶体来，可以采取的措施是升温结晶、趁热过滤。
（4）沉淀步骤中反应池中的主要为镁离子，所以加入氨水，氨水和镁离子结合生成沉淀氢氧化镁，所以离子方程式是Mg²⁺ +2NH₃.H₂O = Mg(OH)₂↓+ 2NH₄⁺ ，注意氨水不能拆。
（5）当沉淀步骤析出Mg(OH)₂ 后，溶液还剩下NH₄⁺ 和SO₄ 2-，所以可以利用此剩余溶液制得副产品(NH₄)₂SO₄ ，可用于做氮肥。
（6）饱和的氢氧化镁溶液存在Mg(OH)₂ （s）= Mg²⁺（aq） + 2 OH-（aq）溶解平衡，2c（Mg²⁺）= c（OH ^-），又溶度积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，所以加入百里酚蓝指示剂，溶液呈蓝色。