Question

“鹵塊”的主要成分為MgCl₂（含Fe²⁺、Fe³⁺、Mn²⁺等雜質離子），以它為原料，按如下工藝流程圖，可制得“輕質氧化鎂”． 如果要求產品盡量不含雜質離子且成本較低，流程中所用試劑或pH控制可參考下列附表確定．

表一：生成氫氧化物沉淀的pH                  表二：化學試劑價格表

物質	開始沉淀	沉淀完全		試劑	價格（元/噸）
Fe（OH）3	2.7	3.7		漂液（含NaClO25.2%）	450
Fe（OH）2	7.6	9.6		H2O2（30%）	2400
Mn（OH）2	8.3	9.8		NaOH（固98%）	2100
Mg（OH）2	9.6	11.1		Na2CO3（固95%）	600
				鹵塊（MgCl2，30%）	310

（注）Fe（OH）₂呈絮狀，不易從溶液中除去，除Fe²⁺通常將它氧化成為Fe³⁺后，生成Fe（OH）₃而除之．
請填寫以下空白：
（1）在步驟②中加入的試劑X，最佳選擇應是

 

簡述原因：

 

；試劑X的作用是

 

．
（2）在步驟③中加入的試劑應是

 

，控制pH=9.8的目的是

 

．
（3）有同學提出控制pH=9.6更為合適，你認為是否正確

 

（填正確、不正確）并說明理由：

 

．

Answer 1

考點：物質分離和提純的方法和基本操作綜合應用,制備實驗方案的設計

專題：實驗設計題

分析：“鹵塊”的主要成分為MgCl₂（含Fe²⁺、Fe³⁺、Mn²⁺等雜質離子），以它為原料，按如下工藝流程圖，可制得“輕質氧化鎂”；加入鹽酸溶解得到溶液中含Mg²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺、Mn²⁺等離子，加入氧化劑氧化亞鐵離子為鐵離子，依據化學試劑價格選擇經濟效益低的漂液作為氧化劑X，要求產品盡量不含雜質離子且成本較低，流程中所用試劑或pH控制可參考下列附表確定；加入Y為鎂的氧化物調節溶液pH=9.8使鐵離子、錳離子全部沉淀，過濾得到濾液為氯化鎂溶液，加入碳酸鈉溶液沉淀鎂離子，水中煮沸得到氫氧化鎂和二氧化碳，氫氧化鎂灼燒得到氧化鎂．

解答： 解：“鹵塊”的主要成分為MgCl₂（含Fe²⁺、Fe³⁺、Mn²⁺等雜質離子），以它為原料，按如下工藝流程圖，可制得“輕質氧化鎂”；加入鹽酸溶解得到溶液中含Mg²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺、Mn²⁺等離子，加入氧化劑氧化亞鐵離子為鐵離子，依據化學試劑價格選擇經濟效益低的漂液作為氧化劑X，要求產品盡量不含雜質離子且成本較低，流程中所用試劑或pH控制可參考下列附表確定；加入Y為鎂的氧化物調節溶液pH=9.8使鐵離子、錳離子全部沉淀，過濾得到濾液為氯化鎂溶液，加入碳酸鈉溶液沉淀鎂離子，水中煮沸得到氫氧化鎂和二氧化碳，氫氧化鎂灼燒得到氧化鎂；
（1）在步驟②中加入的試劑X，要求產品盡量不含雜質離子且成本較低，流程中所用試劑或pH控制可參考下列附表確定，最佳選擇應是漂液（NaClO），試劑X的作用是漂液（NaClO）和H₂O₂都能使Fe²⁺氧化為Fe³⁺；
故答案為：漂液（NaClO）；漂液（NaClO）和H₂O₂都能使Fe²⁺氧化為Fe³⁺，但漂液（NaClO）的成本比H₂O₂低很多；使Fe²⁺氧化為Fe³⁺；
（2）在步驟③中加入的試劑，依據化學試劑的價格分析判斷應是NaOH，使Fe²⁺、Fe³⁺、Mn²⁺等雜質離子都能生成氫氧化物沉淀以便過濾除去；
故答案為：NaOH；使Fe²⁺、Fe³⁺、Mn²⁺等雜質離子都能生成氫氧化物沉淀以便過濾除去；
（3）由表中數據可知，pH=9.8時Mg²⁺也部分生成Mg（OH）₂，影響產率，但因鹵塊價格便宜，多沉淀一點鎂離子可行；控制pH=9.6，錳離子不能全部沉淀；
故答案為：不正確；由表中數據可知，pH=9.8時Mg²⁺也部分生成Mg（OH）₂，影響產率，但因鹵塊價格便宜，損失一些以保證產品（MgO）的純度，是可行的．

點評：本題考查了物質分離提純的實驗方法和流程分析判斷，主要是物質性質的理解應用，題目難度中等．