由鹵塊制輕質氧化鎂工藝流程

1、由“鹵塊”制“輕質氧化鎂”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Fe2+、Fe3+、Mn2+等雜質離子），若以它為原料，按如下工藝流程圖，即可制得“輕質氧化鎂”。 如果要求產品盡量不含雜質離子，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X，最佳選擇應是_，其作用是_。（2）在步驟中加入的物質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，取材于輕質氧化鎂的生產工藝。此題的編制基于輕質氧化鎂有多種工業(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品。試題給出了生產的工藝流程，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據的能力，將經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據來判斷問題、解決問題，善于調取已形成的知識網絡，把在暫時硬水軟化中學到的知識遷移到輕質氧化鎂的生產里來。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,生成的中間產物碳酸鎂呈粗顆粒狀，易過濾。碳酸鎂在水中經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?，經灼燒分解得到的氧化鎂也多孔疏松、質輕。試題點評1.這是一道以流程形式呈現的實驗題，主題結合工業(yè)生產實際考查無機化合物（輕質氧化鎂）的轉化生成、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、評價生產方法來設

6、問，突出了自學能力和評價能力的考查，展現了化工生產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相結合，考查了學生全方位聯系實際的創(chuàng)新精神。3工藝流程中所涉及的生產實際步驟并不復雜，關鍵是選取試劑要合理既要達到產品質量要求，又要成本低廉，考查學生分析問題的能力。試題強調了生產中的經濟效益，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目的，多種達到的生產途徑。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+以外的各種雜質金屬離子都生成氫氧化物沉淀，以便過濾除去?；蚴闺s質離子（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，不產生污染、原料能全部轉化為所需制備的產品的方案是最好的方案。3.現實角度：要考慮反應條件實現的難易。容易滿足的反應條件應是物質制備方案設計時要充分考慮的問題。4.整體性角度：要考慮產品