Question

皮江法炼镁工艺原理
皮江法生产金属镁是以煅烧白云石为原料、硅铁为还原剂、萤石为催化剂，进行计量配料．粉磨后压制成球，称为球团．将球团装入还原罐中，加热到1200℃，内部抽真空至13.3Pa或更高，则产生镁蒸气．镁蒸气在还原罐前端的冷凝器中形成结晶镁，亦称粗镁．再经熔剂精炼，产生商品镁锭，即精镁．
皮江法炼镁生产工序
（1）白云石煅烧：将白云石在回转窑或竖窑中加热至1100～1200℃，烧成煅白（MgO?CaO）．
（2）配料制球：以煅白、硅铁粉和萤石粉计量配料、粉磨，然后压制成球．
（3）还原：将料球在还原罐中加热至1200±10℃，在13.3Pa或更高真空条件下，保持8～10小时，氧化镁还原成镁蒸气，冷凝后成为粗镁．
（4）精炼铸锭：将粗镁加热熔化，在约710℃高温下，用溶剂精炼后，铸成镁锭，亦称精镁．
（5）酸洗：将镁锭用硫酸或硝酸清洗表面，除去表面夹杂，使表面美观．
（注：白云石：CaMg（CO₃）₂　萤石：CaF）
（1）白云石在回转窑或竖窑中煅烧产生的

 

是侯德榜制碱法中的原料之一．
（2）在还原罐中发生反应的化学方程式为

 

．
（3）还原罐抽成真空的目的是

 

．
（4）从环保角度考虑，精镁酸洗用

 

（填硫酸或硝酸）洗更好，原因是

 

．
（5）取经酸洗干燥过的镁4.8克，与足量的盐酸反应完全后，得氢气0.402克，则镁中的杂质可能是

 

（填元素符号）
A．Zn　　　　　　　　　B．Fe　　　　　　　　　C．Al
若镁仅含上述一种金属杂质，则镁中杂质的质量分数为

 

．
（6）皮江法炼镁尽管比融盐电解法有优点，但是它也有一定的缺点，试举出皮江法炼镁一个缺点

 

．

Answer 1

分析：（1）根据的白云石：CaMg（CO₃）₂组成、煅烧产物MgO?CaO及侯德榜制碱法的原料进行分析；
（2）还原罐中硅与氧化镁反应生成镁蒸气和二氧化硅；
（3）在空气中镁能够被空气中的氧气氧化，据此进行解答；
（4）根据硫酸、硝酸的化学性质及反应产物进行解答；
（5）根据平均摩尔质量法计算出二价金属的平均摩尔质量，然后进行判断；根据氢气的质量、金属的质量列式计算；
（6）根据消耗能源情况、环境污染方面进行分析．

解答：解：（1）白云石化学式为：CaMg（CO₃）₂，煅烧得到MgO?CaO，所以反应产物中有二氧化碳生成，二氧化碳为侯氏制碱法的原料，
故答案为：二氧化碳；
（2）在还原罐中氧化镁与硅反应，发生反应的化学方程式为：2MgO+Si

高温  .

2Mg↑+SiO₂，
故答案为：2MgO+Si

高温  .

2Mg↑+SiO₂；
（3）为了防止已还原的Mg在高温条件下再次被氧化，还原罐需要抽成真空，
故答案为：防止已还原的Mg在高温条件下再次被氧化；
（4）由于硝酸反应产物中有氮的氧化物产物，会造成大气污染，所以应该选用硫酸，
故答案为：硫酸；因为HNO₃会产生氮氧化物，污染大气；
（5）4.8克若全部为金属镁，镁的物质的量为0.2mol，完全反应生成氢气0.2mol，质量为0.4g，显然实际生成的氢气偏大，说明相同质量时杂质放出的氢气比镁多，选项中只有Al放出的氢气比镁多；设镁的物质的量为x，铝的物质的量为y，根据混合物总质量可得：24x+27y=4.8，根据氢气的质量可得：2x+3y=0.402，解得：x=0.197mol，所以装置铝的质量分数为：1-

0.197mol×24g/mol

4.8

×100%=1.5%，
故答案为：C；1.5%；
（6）根据反应原理可知，皮江法炼镁消耗的能量较高，环境污染较大，
故答案为：环境污染大，能耗高．

点评：本题考查了金属的冶炼原理、物质的分离与提纯，题目难度较大，试题涉及的知识点较多，题量较大，充分考查了学生对所学知识的掌握情况．