Question

4．美麗的海南島四面環海，蘊藏著豐富的海水資源，開發和利用海水資源是當前科學研究的一項重要任務．如圖是海水資源綜合利用的示意圖．請回答：

提示：MgO的熔點為2852℃，無水MgCl₂的熔點為714℃．
（1）操作①的名稱是過濾，操作②的名稱加熱濃縮、冷卻結晶、過濾洗滌，在氯化氫氣流中加熱失水．
（2）試劑a的名稱是鹽酸．
（3）海水中含有K⁺、Na⁺、Mg²⁺等陽離子，從離子反應的角度思考，在沉淀池中向母液中加入石灰乳所發生的反應方程式為Mg²⁺+Ca（OH）₂═Mg（OH）₂+Ca²⁺．
（4）石灰乳是生石灰與水作用形成的化合物，從充分利用當地海洋化學資源，提高生產與經濟效益的角度考慮，生產生石灰的主要原料是貝殼（或牡蠣殼等）；
（5）用氯化鎂電解生產金屬鎂的化學方程式為：MgCl₂（熔融） $\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$Mg+Cl₂↑，可見用電解法冶煉金屬鎂的反應是（填“是”或“不是”）氧化還原反應．
（6）工業上是將氫氧化鎂轉變為氯化鎂，再電解氯化鎂來制取鎂單質；而不采用：加熱Mg（OH）₂得到MgO，再電解熔融MgO的方法制金屬鎂，其原因是MgO熔點很高，熔融時耗費大量的能量而增加生產成本．

Answer 1

分析 海水提鎂的主要流程分析可知，生石灰和水反應生成石灰乳，海水引入沉淀池加入石灰乳，利用氫氧化鈣沉淀鎂離子生成氫氧化鎂沉淀，過濾得到氫氧化鎂沉淀，加入鹽酸溶液溶解得到氯化鎂溶液，通過蒸發濃縮冷卻結晶得到氯化鎂晶體，在氯化氫氣流中加熱失水得到固體氯化鎂，通電電解氯化鎂得到鎂合氯氣，
（1）操作①是分離氫氧化鎂沉淀，操作②加熱濃縮、冷卻結晶、過濾洗滌；
（2）試劑a是鹽酸，用來溶解氫氧化鎂得到氯化鎂溶液；
（3）根據鎂離子能與氫氧根離子反應生成沉淀來確定氫氧化鈣的作用；
（4）根據海洋產品中與石灰石相同的物質進行解答；
（5）無水MgCl₂在熔融狀態下，通電后陽極氯離子失去電子生成氯氣，陰極鎂離子得到電子生成鎂單質，發生氧化還原反應；
（6）氧化鎂熔點為2852℃，無水MgCl₂的熔點為714℃，MgO熔點很高，熔融時耗費大量的能量而增加生產成本．

解答 解：海水提鎂的主要流程分析可知，生石灰和水反應生成石灰乳，海水引入沉淀池加入石灰乳，利用氫氧化鈣沉淀鎂離子生成氫氧化鎂沉淀，過濾得到氫氧化鎂沉淀，加入鹽酸溶液溶解得到氯化鎂溶液，通過蒸發濃縮冷卻結晶得到氯化鎂晶體，在氯化氫氣流中加熱失水得到固體氯化鎂，通電電解氯化鎂得到鎂合氯氣，
（1）分析可知操作①是分離氫氧化鎂沉淀用過濾方法分離，操作②是溶液中得到溶質固體，需要加熱濃縮、冷卻結晶、過濾洗滌，得到氯化鎂晶體在氯化氫氣流中加熱失水得到固體氯化鎂，
故答案為：過濾；加熱濃縮、冷卻結晶、過濾洗滌，在氯化氫氣流中加熱失水；
（2）從氫氧化鎂到氯化鎂，氫氧化鎂和鹽酸反應得到氯化鎂和水，反應的化學方程式為：Mg（OH）₂+2HCl=MgCl₂+2H₂O，加入的足量試劑a是HCl，所以試劑a是鹽酸，用來溶解氫氧化鎂得到氯化鎂溶液，
故答案為：鹽酸；
（3）鎂離子能與氫氧根離子反應生成氫氧化鎂沉淀：Mg²⁺+Ca（OH）₂═Mg（OH）₂+Ca²⁺，寫離子方程式時氫氧化鎂沉淀寫化學式，
故答案為：Mg²⁺+Ca（OH）₂═Mg（OH）₂+Ca²⁺；
（4）貝殼或牡蠣殼的主要成分為碳酸鈣，故答案為：貝殼（或牡蠣殼等）；
（5）無水MgCl₂在熔融狀態下，通電后陽極氯離子失去電子生成氯氣，陰極鎂離子得到電子生成鎂單質，所以氯化鎂電解會產生Mg和Cl₂，
故答案為：MgCl₂（熔融） $\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$Mg+Cl₂↑；是；
（6）氧化鎂熔點為2852℃，無水MgCl₂的熔點為714℃，MgO熔點很高，熔融時耗費大量的能量而增加生產成本，
故答案為：MgO熔點很高，熔融時耗費大量的能量而增加生產成本．

點評 本題考查了從海水中提取鎂的反應原理，利用所學知識結合流程圖信息是解答本題的關鍵，難度中等．