由鹵塊制輕質(zhì)氧化鎂工藝流程

1、由“鹵塊”制“輕質(zhì)氧化鎂”工藝流程劉發(fā)初（黃浦區(qū)教師進修學院，上海200002）加Y過濾鹵塊溶液溶液濾液沉淀物加鹽酸沉淀物沉淀物氣體輕質(zhì)氧化物加X加Z水中煮沸灼燒題目“鹵塊”的主要成分為MgCl2（含F(xiàn)e2+、Fe3+、Mn2+等雜質(zhì)離子），若以它為原料，按如下工藝流程圖，即可制得“輕質(zhì)氧化鎂”。 如果要求產(chǎn)品盡量不含雜質(zhì)離子，而且成本較低。流程中所用試劑或pH控制可參考下列附表確定。表1 生成氫氧化物沉淀的pH物 質(zhì)開始沉淀 沉淀完全Fe(OH)3 Fe(OH)2 9.6*Mn(OH)2Mg(OH)2 *Fe2+氫氧化物呈絮狀，不易從溶液中除去，所以常將它氧化成為Fe3+，生成沉淀Fe(OH

2、)3而除去。表2 工業(yè)品價格表工業(yè)品規(guī) 格價格（元/t）漂 液含NaClO 25.2%450過氧化氫30%2400燒 堿98%2100純 堿99.5%600鹵 塊含MgCl2 30%310請?zhí)顚懸韵驴瞻?（1）在步驟中加入的物質(zhì)X，最佳選擇應是_，其作用是_。（2）在步驟中加入的物質(zhì)Y應是_。（3）在步驟時發(fā)生反應的化學方程式是_。命題意圖本題為1997年高考試測題，取材于輕質(zhì)氧化鎂的生產(chǎn)工藝。此題的編制基于輕質(zhì)氧化鎂有多種工業(yè)用途，作為橡膠增強劑是其重要應用之一。同時，還顯示出海水的綜合利用，因為鹵塊是海水制鹽的副產(chǎn)品。試題給出了生產(chǎn)的工藝流程，意在讓學生初步感受到學習化學的學科價值學以致用

3、，學有所用，化學創(chuàng)造美好生活。試圖重點考查學生查閱和應用數(shù)據(jù)的能力，將經(jīng)濟價值觀與化學反應的選擇結合在一起考查學生的評價決策能力。題中給出的是一個合理的工藝流程，步驟亦不算復雜，所以按流程步驟順序思索，并不困難。關鍵是解題中要求學生能應用數(shù)據(jù)來判斷問題、解決問題，善于調(diào)取已形成的知識網(wǎng)絡，把在暫時硬水軟化中學到的知識遷移到輕質(zhì)氧化鎂的生產(chǎn)里來。解題思路本題涉及到較多文字、一個流程圖、兩張表格等，對于這種類型的題目，宜先看問題后看正文，帶著問題閱讀。針對題目給出的或平行或階梯形的信息，找出其中的聯(lián)系。為除去Fe2+、Fe3+、Mn2+等離子，從表1可以看出，當加入燒堿控制在時即可達到目的。此時M

4、g2+也會因生成部分Mg(OH)2而進入沉淀中，但由于鹵塊價格低廉，這點不可避免的損失還是可以承受的，其結果是保證了產(chǎn)品的純度。 由表1注：Fe2+氫氧化物呈絮狀，不易從溶液中除去，常將它氧化成為Fe3+，生成沉淀Fe(OH)3而除去。所以加入的試劑X應該是一種氧化劑。為將Fe2+氧化成Fe3+，由表2可看出有兩種氧化劑可以采用，即漂液和過氧化氫。多中選優(yōu)，從表2中的價格可看出，前者比后者便宜得多，應選用漂液。 從氯化鎂制成氧化鎂，有兩條反應路線： 其一，燒堿路線：MgCl2Mg(OH)2MgO其二，純堿路線：MgCl2MgCO3MgO 燒堿比純堿價格昂貴，生成的中間產(chǎn)物氫氧化鎂是膠狀沉淀會造

5、成過濾困難，更重要的是反應過程中不能進行輕化處理，因而只能得重質(zhì)氧化鎂。由此可見，燒堿路線應當摒棄。純堿價格較低,生成的中間產(chǎn)物碳酸鎂呈粗顆粒狀，易過濾。碳酸鎂在水中經(jīng)一定時間的加熱會有部分因水解形成了二氧化碳： MgCO3 + H2O Mg(OH)2+ CO2 由于二氧化碳的放出使沉淀變?yōu)槎嗫资杷?，?jīng)灼燒分解得到的氧化鎂也多孔疏松、質(zhì)輕。試題點評1.這是一道以流程形式呈現(xiàn)的實驗題，主題結合工業(yè)生產(chǎn)實際考查無機化合物（輕質(zhì)氧化鎂）的轉(zhuǎn)化生成、分離、提純問題。涉及了金屬元素（Mg、Fe、Mn）及其化合物相互轉(zhuǎn)化的知識和信息加工、遷移能力，邏輯推理和逆向思維能力。2試題以選擇原料、評價生產(chǎn)方法來設

6、問，突出了自學能力和評價能力的考查，展現(xiàn)了化工生產(chǎn)價值觀念的重要意義，從而促成學生將對化學反應的認識與社會生產(chǎn)相結合，考查了學生全方位聯(lián)系實際的創(chuàng)新精神。3工藝流程中所涉及的生產(chǎn)實際步驟并不復雜，關鍵是選取試劑要合理既要達到產(chǎn)品質(zhì)量要求，又要成本低廉，考查學生分析問題的能力。試題強調(diào)了生產(chǎn)中的經(jīng)濟效益，立意指向化學學習的價值觀，這是一種對思維作較深刻的考查，也是適應市場經(jīng)濟大背景下的對學生綜合能力的培養(yǎng)和測試。 4試題包含了一個生產(chǎn)目的，多種達到的生產(chǎn)途徑。要求學生通過分析和綜合、比較和認證，權衡利弊，多中選優(yōu)，優(yōu)化組合，選擇解決問題的最佳方案。問題解決要求有較扎實的化學功底和較強的評判能力。

7、5該試題屬于推理判斷題，判斷的側重點是選擇需要加入的試劑，而試劑的選擇不僅要考慮化學反應的需要，還要求考慮價格因素，這是本題的新穎獨特之處，因此對近十年來中學化學教學起到了有較好的引領作用。試題能力要求屬于綜合應用層次，有較高難度，宜作高考化學第三輪復習訓練用。答案（1）漂液 使Fe2+氧化成為 Fe3+ （2）燒堿 使除Mg2+以外的各種雜質(zhì)金屬離子都生成氫氧化物沉淀，以便過濾除去?；蚴闺s質(zhì)離子（Fe3+、Mn2+）沉淀完全又盡量減少Mg2+損失 （3） MgCO3 + H2O Mg(OH)2+ CO2使用記錄解題中步驟誤選過氧化氫，考慮的是過氧化氫不會引入“雜質(zhì)離子”。我們一起分析一下：在

8、步驟中，我們只需沉淀物，把濾液棄去，因而鈉離子和氯離子不會進入產(chǎn)物。步驟誤選為純堿，想到的是純堿比燒堿便宜得多。設想一下，如果將步驟中的Y改成純堿，由于純堿的堿性明顯小于燒堿，要使pH升高到9.8必須加大純堿的用量，就會形成碳酸鹽沉淀，而表中無碳酸鹽溶解度資料，無法判斷除雜的效果，而且碳酸根離子用量增大，可導致生成碳酸鎂沉淀，所以加入氫氧化鈉為宜。拓展延伸要解決一個物質(zhì)的制備、合成等實際中的化學問題僅僅從一個方面去分析是遠遠不夠的，往往需要多角度思考：1.成本角度：要考慮原料（藥品）來源、價格。一般在其它條件相近的情況下，制取等量的物品或達到同樣的目的時，消耗的原料或藥品越少越好、原料越易得或來源越廣泛或價格越便宜的方案越好。2.環(huán)保角度：要考慮化學反應的負面影響?；瘜W反應在造福人類的同時，也給人類生活及環(huán)境帶來一些不良影響，因此方案設計、問題分析中要有環(huán)保意識。制取等量的物品或達到同樣的目的時，發(fā)生的變化對環(huán)境產(chǎn)生的負面影響越小越好，其中從滿足綠色化學的角度看，不產(chǎn)生污染、原料能全部轉(zhuǎn)化為所需制備的產(chǎn)品的方案是最好的方案。3.現(xiàn)實角度：要考慮反應條件實現(xiàn)的難易。容易滿足的反應條件應是物質(zhì)制備方案設計時要充分考慮的問題。4.整體性角度：要考慮產(chǎn)品