Question

2．海水中富含镁，可经过加碱沉淀、过滤、酸溶、结晶及脱水等步骤得到无水氯化镁，最后电解得到金属镁．已知25℃时K_sp[Mg（OH）₂]=1.8×10^-11，K_sp[Fe（OH）₃]=1.0×10^-38． 当溶液中离子浓度≤1.0×10^-5 mol•L^-1可视为沉淀完全．
（1）有浓度为1.8×10^-3mol•L^-1的MgCl₂溶液，该溶液中含有少量Fe ³⁺，当溶液中Fe ³⁺ 沉淀完全时，Mg ²⁺是否开始沉淀无沉淀，Mg（OH）₂开始沉淀时溶液的pH为10．
（2）除去MgCl₂酸性溶液中少量的FeCl₃，可加入的试剂有ab．
a．MgO            b．Mg（OH）₂          c．NH₃．H₂O        d．MgSO₄
（3）若在空气中加热MgCl₂•6H₂O，可生成Mg（OH）Cl或MgO，写出生成Mg（OH）Cl或MgO相关的化学方程式MgCl₂•6H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mg（OH）Cl+HCl↑+5H₂O↑或MgCl₂•6H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MgO+2HCl↑+5H₂O↑．
（4）MgCl₂•6H₂O在干燥的HCl气流中加热可得到无水氯化镁，其原因是HCl气流可抑制Mg²⁺水解．
（5）电解熔融的MgCl₂，阳极的电极反应式为：2Cl^--2e^-=Cl₂↑．

Answer 1

分析 （1）当溶液中Fe ³⁺ 沉淀完全时，即Fe³⁺ 浓度≤1.0×10^-5 mol•L^-1，根据K_sp[Fe（OH）₃]可计算出溶液中c（OH^-）的值，再根据K_sp[Mg（OH）₂]判断，c（Mg²⁺）=1.8×10^-3mol•L^-1，根据K_sp[Mg（OH）₂]可计算出溶液中c（OH^-）的值，进而确定pH；
（2）除去MgCl₂酸性溶液中少量的FeCl₃，利用加入的试剂调节溶液PH使铁离子完全沉淀，同时不能引入新的杂质；
（3）若在空气中加热MgCl₂•6H₂O，可生成Mg（OH）Cl或MgO，依据原子守恒书写化学方程式；
（4）氯化镁水解显酸性，氯化氢气流中加热防止水解；
（5）依据电解原理书写电极反应；

解答 解：（1）当溶液中Fe ³⁺ 沉淀完全时，即Fe³⁺ 浓度≤1.0×10^-5 mol•L^-1，所以c（OH^-）=$\root{3}{\frac{Ksp[Fe（OH）{\;}_{3}]}{1.0×10{\;}^{-5}}}$=$\root{3}{\frac{1.0×10{\;}^{-38}}{1.0×10{\;}^{-5}}}$=1.0×10^-11，此时溶液中c²（OH^-）•c（Mg²⁺）=（1.0×10^-11）²×1.8×10^-3=1.8×10^-25＜K_sp[Mg（OH）₂]=1.8×10^-11，所以没有氢氧化镁沉淀产生，c（Mg²⁺）=1.8×10^-3mol•L^-1，当镁离子开始沉淀时，c（OH^-）=1.0×10^-4mol•L^-1，所以溶液中pH值为10，
故答案为：无沉淀；10；
（2）除去MgCl₂酸性溶液中少量的FeCl₃，利用加入的试剂调节溶液PH使铁离子完全沉淀，同时不能引入新的杂质；
a．MgO可以和酸反应调节溶液PH使铁离子沉淀，不引入新的杂质，故a符合；       
b．Mg（OH）₂和酸反应调节溶液PH使铁离子沉淀，不引入新的杂质，故b符合；    
c．NH₃．H₂O 和酸反应调节溶液PH使铁离子沉淀，但会引入新的杂质，故c不符合；    
 d．MgSO₄和酸不反应，不能调节溶液PH使铁离子沉淀，引入新的杂质离子硫酸根离子，故d不符合；
故答案为：ab；
（3）若在空气中加热MgCl₂•6H₂O，可生成Mg（OH）Cl或MgO，依据原子守恒书写化学方程式为：MgCl₂•6H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mg（OH）Cl+HCl↑+5H₂O↑或MgCl₂•6H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MgO+2HCl↑+5H₂O↑；
故答案为：MgCl₂•6H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mg（OH）Cl+HCl↑+5H₂O↑或MgCl₂•6H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MgO+2HCl↑+5H₂O↑；
（4）氯化镁水解显酸性，氯化氢气流中加热防止水解，HCl气流可抑制Mg²⁺水解；
故答案为：HCl气流可抑制Mg²⁺水解；
（5）依据电解原理书写电极反应，电解熔融的MgCl₂，氯离子移向阳极失电子生成氯气，镁离子在阴极得到电子生成镁，阳极的电极反应为；2Cl^--2e^-=Cl₂↑，
故答案为：2Cl^--2e^-=Cl₂↑．

点评 本题考查了海水提取镁的工业生产流程分析判断，除杂试剂选择原则，电解原理的分析应用，掌握基础是关键，题目难度中等．