在酸性条件下,次氯酸钠(NaClO)、过氧化氢(H2O2)都有很强的氧化性,可将Fe2+氧化为Fe3+;在溶液中,Mg(OH)2和Fe(OH)2呈胶状物或絮状物沉淀;而MgCO3在水中煮沸可转化为更难溶的Mg(OH)2.
“卤块”的主要成分为MgCl2,还含有FeCl2、FeCl3、MnCl2等杂质.若以它为原料,按图所示的工艺流程即可制得“轻质氧化镁”.并要求产品尽量不含杂质离子,而且成本较低,流程中加入的物质及其pH控制,都可参考下表1、表2来确定.
表1 生成氢氧化物沉淀时的pH
物质 | 开始沉淀 | 沉淀完全 |
Fe(OH)3 | 2.7 | 3.7 |
Fe(OH)2 | 7.6 | 9.6 |
Mn(OH)2 | 8.3 | 9.8 |
Mg(OH)2 | 9.6 | 11.1 |
工业品 | 规格 | 价格(元.╱吨) |
漂液 | 含NaClO 25.2% | 450 |
过氧化氢 | 含H2O230% | 240 |
烧碱 | 含NaOH 98.5% | 2100 |
纯碱 | 含Na2CO399.5% | 600 |
卤块 | 含MgCl2 30% | 310 |
(1)写出在盐酸溶液中,NaClO将FeCl2氧化成FeCl3,同时生成NaCl和水的化学方程式______;
同时H2O2将FeCl2氧化成FeCl3,并生成了水,其化学方程式______.
(2)在步骤②中加入的物质X,最佳的选择应是______,理由是______.
(3)在步骤③中加入的物质Y应是______,之所以要控制pH=9.8,其目的是______.
(4)在步骤④中加入的物质Z应是______.
(5)在步骤⑤时发生的化学反应方程式是______.
(1)NaClO将FeCl2氧化成FeCl3,同时生成NaCl和水,H2O2将FeCl2氧化成FeCl3,并生成了水,所以本题答案为:NaClO+2FeCl2+2HCl═2FeCl3+NaCl+H2O,H2O2+2HCl+2FeCl2═2FeCl3+2H2O;
(2)要加入的X为过氧化氢或次氯酸钠,根据反应的原理可以看出,次氯酸钠作为氧化剂反应后生成氯化钠杂质,而过氧化氢生产的是水,且次氯酸钠的价格高于过氧化氢,所以加入过氧化氢合适,所以本题答案为:过氧化氢,价格低廉且反应后不生成新的杂质;
(3)要得到较为纯净的氧化镁,需将卤块中含有的杂质除掉,根据表格提供的信息可以看出,氢氧化锰在pH为9.8时沉淀完全,故要控制pH=9.8,所以本题答案为:氢氧化钠,使FeCl3、MnCl2都转化为Fe(OH)3、Mn(OH)2沉淀,而大部分MgCl2尚未转化为Mg(OH)2,仍以MgCl2留在滤液中,达到分离杂质的目的;
(4)MgCO3在水中煮沸可转化为更难溶的Mg(OH)2,所以加入的Z可以是碳酸钠,所以本题答案为:碳酸钠;
(5)碳酸镁能与水在加热时生成氢氧化镁和二氧化碳,所以本题答案为:MgCO3+H2O
Mg(OH)2+CO2↑. △ .