Question

鎂是“國防金屬”，從海水中提取鎂通常要經(jīng)歷三大步驟見下圖:

請回答下列問題:

(1)步驟1是提高海水中Mg²⁺濃度，方法是                 。

(2)步驟2的離子方程式為                      。

已知Mg(OH)₂的Ksp＝5.61×10^-12，假設(shè)濃縮海水中MgCI₂濃度為3mo1/L，則要使Mg²⁺形成Mg( OH )₂沉淀，則加入沉淀劑后海水中的OH^-濃度至少要達(dá)到                  。

工業(yè)生產(chǎn)為了獲得更高的利潤，根據(jù)表1分析，最合理的沉淀劑是_           ，生產(chǎn)這種沉淀劑的方法是                                                             。

表1試劑價格

試劑	KOH	NaOH	Ca(OH)2
價格（元／噸）	6800	3200	1200

 

(3)步驟3如何實現(xiàn)?兩位同學(xué)設(shè)計下列方案:

這兩種方案是否合理?請你評價:

方案一:                                                                   。

方案二:                                                                   。

你的設(shè)計方案是什么?寫出流程圖:

                                                                            。

 

Answer 1

【答案】

（15分）（1）取海水曬鹽后的苦鹵水作原料（其它合理答案給分，2分）

（2）Mg^2＋＋2OH^－＝Mg(OH)₂↓或Mg^2＋＋Ca(OH)₂＝Mg(OH)₂↓＋Ca^2＋（2分）；×10^－6mol/L（2分，回答1.36×10^－6mol/L也可）；Ca(OH)₂（1分）；以海邊的貝殼高溫分解制生石灰，生石灰與水反應(yīng)制得石灰乳（2分）

（3）方案一：不合理，H₂、C或CO均不能還原MgO（2分）

方案二：不合理，MgO熔點高，能耗大，不經(jīng)濟(jì)（2分）

合理方案：（2分）

【解析】

試題分析：（1）海水Mg²⁺中濃度很小，因此提高海水中Mg²⁺濃度的方法是取海水曬鹽后的苦鹵水作原料。

（2）步驟2的目的是將Mg²⁺轉(zhuǎn)化為氫氧化鎂沉淀，所以有關(guān)反應(yīng)的離子方程式為Mg^2＋＋2OH^－＝Mg(OH)₂↓或Mg^2＋＋Ca(OH)₂＝Mg(OH)₂↓＋Ca^2＋；根據(jù)氫氧化鎂的溶度積常數(shù)可知，濃縮海水中MgCI₂濃度為3mo1/L，要使Mg²⁺形成Mg( OH )₂沉淀，則加入沉淀劑后海水中的OH^-濃度至少要達(dá)到＝×10^－6mol/L；從經(jīng)濟(jì)效益和來源來看，最合理的沉淀劑應(yīng)該是氫氧化鈣。產(chǎn)生氫氧化鈣的方法是以海邊的貝殼高溫分解制生石灰，生石灰與水反應(yīng)制得石灰乳。

（3）由于H₂、C或CO均不能還原MgO所以方案一不合理；又因為MgO熔點高，能耗大，不經(jīng)濟(jì)，因此方案二也不合理；正確的方案應(yīng)該是將氫氧化鎂轉(zhuǎn)化為氯化鎂，然后電解熔融的氯化鎂即可。流程圖如下：。

考點：考查海水中鎂提純的有關(guān)實驗設(shè)計、分析、判斷以及評價；溶度積常數(shù)的有關(guān)計算等