Question

16．海水的綜合利用可以制備金屬鎂和精鹽，其流程如圖所示：

（1）步驟a中，溶解、過濾、蒸發(fā)三個階段都要用到的一種玻璃儀器是玻璃棒．
（2）為使母液中的Mg²⁺完全轉(zhuǎn)化為Mg（OH）₂（離子濃度小于10^-5mol•L^-1時，沉淀就達(dá)完全），步驟b中溶液的pH至少要控制在11．（常溫下，Mg（OH）₂的K_sp=1×10^-11）
（3）步驟c必須在氯化氫氣體的氛圍中加熱蒸發(fā)才能完成，試用化學(xué)方程式表示在無氯化氫的情況下不能生成無水MgCl₂的原理MgCl₂+2H₂O=Mg（OH）₂↓+2HCl↑．
（4）完成步驟d的化學(xué)方程式MgCl₂（熔融） $\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$Mg+Cl₂↑．

Answer 1

分析 流程分析海水蒸發(fā)得到氯化鈉和母液，粗鹽提純得到精鹽，母液加入由貝殼得到的氫氧化鈣沉淀鎂離子，過濾得到氫氧化鎂沉淀，用鹽酸溶解后濃縮蒸發(fā)得到氯化鎂晶體，以防止鎂離子水解，在氯化氫氣流中加熱失水得到固體氯化鎂，通過電解得到金屬鎂；
（1）在溶解操作中，玻璃棒起到攪拌以加快粗鹽的溶解的作用；過濾操作中，玻璃棒的作用是引流；蒸發(fā)操作中，玻璃棒起到攪拌而使液體受熱均勻的作用；
（2）使c（Mg²⁺）×c²（OH^-）≤K_sp，鎂離子沉淀完全；
（3）氯化鎂水解生成氫氧化鎂和氯化氫；
（4）電解無水氯化鎂生成鎂單質(zhì)與氯氣．

解答 解：（1）粗鹽的主要成分是氯化鈉，粗鹽提純是通過溶解（把不溶物與食鹽初步分離）、過濾（把不溶物徹底除去）、蒸發(fā)（食鹽從溶液中分離出來而得到食鹽的過程）．在溶解、過濾、蒸發(fā)操作中都要用到的玻璃儀器是玻璃棒，在溶解操作中，玻璃棒起到攪拌以加快粗鹽的溶解的作用；過濾操作中，玻璃棒的作用是引流；蒸發(fā)操作中，玻璃棒起到攪拌而使液體受熱均勻的作用；
故答案為：玻璃棒；
（2）為使母液中的Mg²⁺完全轉(zhuǎn)化為Mg（OH）₂（離子濃度小于10^-5mol•L^-1時，沉淀就達(dá)完全），則應(yīng)滿足：10^-5mol•L^-1×C²（OH-）≤1×10^-11，
解得：C（OH-）=10^-3mol/L，則氫離子濃度為：$\frac{1{0}^{-14}}{1{0}^{-3}}$=10^-11（mol/L），pH=11；
故答案為：11；
（3）氯化鎂水解生成氫氧化鎂和氯化氫，方程式：MgCl₂+2H₂O?Mg（OH）₂↓+2HCl↑，加熱氯化氫揮發(fā)，促進(jìn)平衡正向移動，所以得到的為氫氧化鎂沉淀，在氯化氫氛圍中可以抑制氯化鎂水解而得到氯化鎂；
故答案為：MgCl₂+2H₂O?Mg（OH）₂↓+2HCl↑；
（4）電解無水氯化鎂生成鎂單質(zhì)與氯氣，電解方程式：MgCl₂ （熔融） $\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$Mg+Cl₂↑；
故答案為：MgCl₂ （熔融） $\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$Mg+Cl₂↑．

點(diǎn)評 本題為綜合題，考查了鹽類水解、沉淀溶解平衡、化學(xué)平衡移動、電解原理等，明確電解池原理、職務(wù)溶度積常數(shù)計(jì)算，熟悉鹽類水解的性質(zhì)及影響鹽類水解的因素是解題關(guān)鍵，題目難度中等．