Question

碱式碳酸镁[4MgCO₃·Mg(OH)₂·4H₂O]是重要的无机化工产品。一种由白云石[主要成分为CaMg(CO₃)₂，还含少量SiO₂、Fe₂O₃等]为原料制备碱式碳酸镁(国家标准中CaO的质量分数≤0.43%)的实验流程如下：

（1） “煅烧”时发生主要反应的化学方程式为____________________________。

（2）常温常压下“碳化”可使镁元素转化为Mg(HCO₃)₂，“碳化”时终点pH对最终产品中CaO含量及碱式碳酸镁产率的影响如图1和图2所示。

            

图1　CaO含量与碳化终点pH的关系　  图2　碱式碳酸镁产率与碳化终点pH的关系

①应控制“碳化”终点pH约为________，发生的主要反应的化学方程式为______________________和____________________。

②图2中，当pH＝10.0时，镁元素的主要存在形式是____________(写化学式)。

（3）“热解”生成碱式碳酸镁的化学方程式为________________________________。

（4）该工艺为达到清洁生产，可以循环利用的物质是____________(写化学式)。

Answer

CaMg(CO3)2CaO＋MgO＋2CO2↑ 9.0 Mg(OH)2＋2CO2===Mg(HCO3)2 Ca(OH)2＋CO2===CaCO3↓＋H2O Mg(OH)2 5Mg(HCO3)24MgCO3·Mg(OH)2·4H2O↓＋6CO2↑ CO2

【解析】(1) CaMg(CO3)2的煅烧分解类似于CaCO3、MgCO3 的高温分解，CaMg(CO3)2 CaO+MgO+2CO2↑；

(2) ①由图象可知，应控制“碳化”终点PH 约为9.0，这时碱式碳酸镁产率较高，而CaO含量较低；煅烧产物CaO和MgO都可与水反应生成Ca(OH)2和Mg(OH)2，结合产物的要求，所以“碳化”时发生的主要反应有Mg(OH)2+2CO2=Mg(HCO3)2 和Ca(OH)2+CO2= CaCO3+H2O；②当pH= 10.0时，镁元素的主要存在形式是Mg(OH)2；

(3)由Mg(HCO3)2受热分解生成碱式碳酸镁的化学方程式为5Mg(HCO3)2 4MgCO3·Mg(OH)2 ·4H2O↓+6CO2↑；

(4)由流程图可知，可循环利用的物质有CO2。