Question

10．往有機聚合物中添加阻燃劑，可增加聚合物的使用安全性，擴大其應用范圍．例如，在某聚乙烯樹脂中加入等質量由特殊工藝制各的阻燃型Mg（OH）₂，樹脂可燃性大大降低．該Mg（OH）₂的生產工藝如下：
→合成→水熱處理→過濾→水洗→表面處理→過濾水洗→干燥
（1）精制鹵水中的MgCl₂與適量石灰乳反應合成堿式氯化鎂[Mg（OH）₂-_xCl_x•mH₂O]，反應的化學方程式為2MgCl₂+（2-x）Ca（OH）₂+2mH₂O=2[Mg（OH）_2-xCl_x•mH₂O]+（2-x）CaCl₂
（2）合成反應后，繼續在393K～523K下水熱處理8h，發生反應；[Mg（OH）₂-_xCl_x•mH₂O]═（1-$\frac{x}{2}$）Mg（OH）₂+$\frac{x}{2}$MgCl₂+mH₂O水熱處理后，過濾、水洗．水洗的目的是除去附著在Mg（OH）₂表面的可溶性物質MgCl₂、CaCl₂、Ca（OH）₂等
（3）阻燃型Mg（OH）₂具有晶粒大，易分散、與高分子材料相容性好等特點．上述工藝流程中與此有關的步驟是水熱處理、表面處理
（4）已知熱化學方程式：
Mg（OH）₂（s）═MgO（s）+H₂O（g）△H₁=+81.5kJ•mol^-1
Al（OH）₃（s）═XAl₂O₃（s）+$\frac{3}{2}$H₂O（g）△H₂=+87.7kJ•mol^-1
①Mg（OH）₂和Al（OH）₃起阻燃作用的主要原因是Mg（OH）₂和Al（OH）₃受熱分解時吸收大量的熱，使環境溫度下降；同時生成的耐高溫、穩定性好的MgO、Al₂O₃覆蓋在可燃物表面，阻燃效果更佳
②等質量Mg（OH）₂和Al（OH）₃相比，阻燃效果較好的是Mg（OH）₂．原因是Mg（OH）₂的吸熱效率為：81.5kJ•mol^-1/58g•mol^-1=1.41 kJ•g^-1，Al（OH）₃的吸熱效率為：87.7kJ•mol^-1/78g•mol^-1=1.12 kJ•g^-1等質量的Mg（OH）₂比Al（OH）₃吸熱多．
（5）常用阻燃荊主要有三類：A．鹵系，如四溴乙烷；B．磷系，如磷酸三苯酯；C．無機類Mg（OH）₂和Al（OH）₃．從環保的角度考慮，應用時較理想的阻燃劑是C，理由是A會破壞臭氧層，B中的磷元素會造成藻類生物的大量繁殖．

Answer 1

分析 （1）石灰乳是氫氧化鈣，依據題干信息以及元素守恒書寫化學反應方程式即可；
（2）由化學反應原理以及方程式判斷物質殘留，然后回到即可；
（3）根據氫氧化鎂的流程步驟分析即可；
（4）①根據Mg（OH）₂和Al（OH）₃受熱分解的反應熱及其氧化物的熔點分析；②根據等質量的氫氧化物分解時吸收的熱量相對大小分析；
（5）鹵代烴會破壞臭氧層，磷元素會造成藻類生物的大量繁殖．

解答 解：（1）石灰乳是氫氧化鈣，MgCl₂與適量石灰乳反應合成堿式氯化鎂[Mg（OH）_2-xCl_x•mH₂O]，依據元素守恒，化學反應方程式為：2MgCl₂+（2-x）Ca（OH）₂+2mH₂O=2[Mg（OH）_2-xCl_x•mH₂O]+（2-x）CaCl₂，
故答案為：2MgCl₂+（2-x）Ca（OH）₂+2mH₂O=2[Mg（OH）_2-xCl_x•mH₂O]+（2-x）CaCl₂；
（2）此反應除生產氫氧化鎂外，還生成MgCl₂、CaCl₂，另外還可能剩4余氫氧化鈣，故水洗的目的是：除去附著在Mg（OH）₂表面的可溶性物質MgCl₂、CaCl₂、Ca（OH）₂等，
故答案為：除去附著在Mg（OH）₂表面的可溶性物質MgCl₂、CaCl₂、Ca（OH）₂等；
（3）阻燃型Mg（OH）₂具有晶粒大，易分散、與高分子材料相容性好等特點，上述工藝流程中通過水熱處理和表面處理可以使氫氧化鎂晶體具有此特點，
故答案為：水熱處理、表面處理；
（4）①Mg（OH）₂和Al（OH）₃受熱分解時吸收大量的熱，使環境溫度下降，使環境穩定達到著火點以下，阻止了燃料的燃燒；且同時生成的耐高溫、穩定性好的MgO、Al₂O₃覆蓋在可燃物表面，使阻燃效果更佳，
故答案為：Mg（OH）₂和Al（OH）₃受熱分解時吸收大量的熱，使環境溫度下降；同時生成的耐高溫、穩定性好的MgO、Al₂O₃覆蓋在可燃物表面，阻燃效果更佳；
②Mg（OH）₂的吸熱效率為：$\frac{81.5kJ/mol}{58g/mol}$=1.41 kJ•g^-1；Al（OH）₃的吸熱效率為：$\frac{87.7kJ/mol}{78g/mol}$=1.12 kJ•g^-1，等質量的Mg（OH）₂比Al（OH）₃吸熱多，所以阻燃效果較好的是Mg（OH）₂，
故答案為：Mg（OH）₂；Mg（OH）₂的吸熱效率為：81.5kJ•mol^-1/58g•mol^-1=1.41 kJ•g^-1，Al（OH）₃的吸熱效率為：87.7kJ•mol^-1/78g•mol^-1=1.12 kJ•g^-1等質量的Mg（OH）₂比Al（OH）₃吸熱多；
（5）A會破壞臭氧層，B中的磷元素會造成藻類生物的大量繁殖．無機類的氫氧化鎂和氫氧化鋁具有消煙、無毒、腐蝕性小等優點，所以選C．
故答案為：C；A會破壞臭氧層，B中的磷元素會造成藻類生物的大量繁殖．

點評 本題主要考查的是工業生產流程圖，涉及知識點較多，為高頻考點，難度較大，認真分析各步反應原理是解決此類題目的關鍵．