鎂工藝原理
皮江法生產金屬鎂是以煅燒白雲石為原料、矽鐵為還原劑、螢石為催化劑,進行計量配料.粉磨後壓制成球,稱為球團.將球團裝入還原罐中,加熱到1200℃,內部抽真空至13.3Pa或更高,則產生鎂蒸氣.鎂蒸氣在還原罐前端的冷凝器中形成結晶鎂,亦稱粗鎂.再經熔劑精煉,產生商品鎂錠,即精鎂.
皮江法煉鎂生產工序
(1)白雲石煅燒:將白雲石在迴轉窯或豎窯中加熱至1100~1200℃,燒成煅白(MgO•CaO).
(2)配料制球:以煅白、矽鐵粉和螢石粉計量配料、粉磨,然後壓制成球.
(3)還原:將料球在還原罐中加熱至1200±10℃,在13.3Pa或更高真空條件下,保持8~10小時,氧化鎂還原成鎂蒸氣,冷凝後成為粗鎂.
(4)精煉鑄錠:將粗鎂加熱熔化,在約710℃高溫下,用溶劑精煉後,鑄成鎂錠,亦稱精鎂.
(5)酸洗:將鎂錠用硫酸或硝酸清洗表面,除去表面夾雜,使表面美觀.
(注:白雲石:CaMg(CO3)2 螢石:CaF)
(1)白雲石在迴轉窯或豎窯中煅燒產生的______是侯德榜制鹼法中的原料之一.
(2)在還原罐中發生反應的化學方程式為______.
(3)還原罐抽成真空的目的是______.
(4)從環保角度考慮,精鎂酸洗用______(填硫酸或硝酸)洗更好,原因是______.
(5)取經酸洗乾燥過的鎂4.8克,與足量的鹽酸反應完全後,得氫氣0.402克,則鎂中的雜質可能是______(填元素符號)
A.Zn B.Fe C.Al
若鎂僅含上述一種金屬雜質,則鎂中雜質的質量分數為______.
(6)皮江法煉鎂儘管比融鹽電解法有優點,但是它也有一定的缺點,試舉出皮江法煉鎂一個缺點______.
正確答案
解:(1)白雲石化學式為:CaMg(CO3)2,煅燒得到MgO•CaO,所以反應產物中有二氧化碳生成,二氧化碳為侯氏制鹼法的原料,
故答案為:二氧化碳;
(2)在還原罐中氧化鎂與矽反應,發生反應的化學方程式為:2MgO+Si2Mg↑+SiO2,
故答案為:2MgO+Si2Mg↑+SiO2;
(3)為了防止已還原的Mg在高溫條件下再次被氧化,還原罐需要抽成真空,
故答案為:防止已還原的Mg在高溫條件下再次被氧化;
(4)由於硝酸反應產物中有氮的氧化物產物,會造成大氣汙染,所以應該選用硫酸,
故答案為:硫酸;因為HNO3會產生氮氧化物,汙染大氣;
(5)4.8克若全部為金屬鎂,鎂的物質的量為0.2mol,完全反應生成氫氣0.2mol,質量為0.4g,顯然實際生成的氫氣偏大,說明相同質量時雜質放出的氫氣比鎂多,選項中只有Al放出的氫氣比鎂多;設鎂的物質的量為x,鋁的物質的量為y,根據混合物總質量可得:24x+27y=4.8,根據氫氣的質量可得:2x+3y=0.402,解得:x=0.197mol,所以裝置鋁的質量分數為:1-×100%=1.5%,
故答案為:C;1.5%;
(6)根據反應原理可知,皮江法煉鎂消耗的能量較高,環境汙染較大,
故答案為:環境汙染大,能耗高.
解析
鎂工藝原理
皮江法生產金屬鎂是以煅燒白雲石為原料、矽鐵為還原劑、螢石為催化劑,進行計量配料.粉磨後壓制成球,稱為球團.將球團裝入還原罐中,加熱到1200℃,內部抽真空至13.3Pa或更高,則產生鎂蒸氣.鎂蒸氣在還原罐前端的冷凝器中形成結晶鎂,亦稱粗鎂.再經熔劑精煉,產生商品鎂錠,即精鎂.
皮江法煉鎂生產工序
(1)白雲石煅燒:將白雲石在迴轉窯或豎窯中加熱至1100~1200℃,燒成煅白(MgO•CaO).
(2)配料制球:以煅白、矽鐵粉和螢石粉計量配料、粉磨,然後壓制成球.
(3)還原:將料球在還原罐中加熱至1200±10℃,在13.3Pa或更高真空條件下,保持8~10小時,氧化鎂還原成鎂蒸氣,冷凝後成為粗鎂.
(4)精煉鑄錠:將粗鎂加熱熔化,在約710℃高溫下,用溶劑精煉後,鑄成鎂錠,亦稱精鎂.
(5)酸洗:將鎂錠用硫酸或硝酸清洗表面,除去表面夾雜,使表面美觀.
(注:白雲石:CaMg(CO3)2 螢石:CaF)
(1)白雲石在迴轉窯或豎窯中煅燒產生的______是侯德榜制鹼法中的原料之一.
(2)在還原罐中發生反應的化學方程式為______.
(3)還原罐抽成真空的目的是______.
(4)從環保角度考慮,精鎂酸洗用______(填硫酸或硝酸)洗更好,原因是______.
(5)取經酸洗乾燥過的鎂4.8克,與足量的鹽酸反應完全後,得氫氣0.402克,則鎂中的雜質可能是______(填元素符號)
A.Zn B.Fe C.Al
若鎂僅含上述一種金屬雜質,則鎂中雜質的質量分數為______.
(6)皮江法煉鎂儘管比融鹽電解法有優點,但是它也有一定的缺點,試舉出皮江法煉鎂一個缺點______.
正確答案
解:(1)白雲石化學式為:CaMg(CO3)2,煅燒得到MgO•CaO,所以反應產物中有二氧化碳生成,二氧化碳為侯氏制鹼法的原料,
故答案為:二氧化碳;
(2)在還原罐中氧化鎂與矽反應,發生反應的化學方程式為:2MgO+Si2Mg↑+SiO2,
故答案為:2MgO+Si2Mg↑+SiO2;
(3)為了防止已還原的Mg在高溫條件下再次被氧化,還原罐需要抽成真空,
故答案為:防止已還原的Mg在高溫條件下再次被氧化;
(4)由於硝酸反應產物中有氮的氧化物產物,會造成大氣汙染,所以應該選用硫酸,
故答案為:硫酸;因為HNO3會產生氮氧化物,汙染大氣;
(5)4.8克若全部為金屬鎂,鎂的物質的量為0.2mol,完全反應生成氫氣0.2mol,質量為0.4g,顯然實際生成的氫氣偏大,說明相同質量時雜質放出的氫氣比鎂多,選項中只有Al放出的氫氣比鎂多;設鎂的物質的量為x,鋁的物質的量為y,根據混合物總質量可得:24x+27y=4.8,根據氫氣的質量可得:2x+3y=0.402,解得:x=0.197mol,所以裝置鋁的質量分數為:1-×100%=1.5%,
故答案為:C;1.5%;
(6)根據反應原理可知,皮江法煉鎂消耗的能量較高,環境汙染較大,
故答案為:環境汙染大,能耗高.
解析
解:(1)白雲石化學式為:CaMg(CO3)2,煅燒得到MgO•CaO,所以反應產物中有二氧化碳生成,二氧化碳為侯氏制鹼法的原料,
故答案為:二氧化碳;
(2)在還原罐中氧化鎂與矽反應,發生反應的化學方程式為:2MgO+Si2Mg↑+SiO2,
故答案為:2MgO+Si2Mg↑+SiO2;
(3)為了防止已還原的Mg在高溫條件下再次被氧化,還原罐需要抽成真空,
故答案為:防止已還原的Mg在高溫條件下再次被氧化;
(4)由於硝酸反應產物中有氮的氧化物產物,會造成大氣汙染,所以應該選用硫酸,
故答案為:硫酸;因為HNO3會產生氮氧化物,汙染大氣;
(5)4.8克若全部為金屬鎂,鎂的物質的量為0.2mol,完全反應生成氫氣0.2mol,質量為0.4g,顯然實際生成的氫氣偏大,說明相同質量時雜質放出的氫氣比鎂多,選項中只有Al放出的氫氣比鎂多;設鎂的物質的量為x,鋁的物質的量為y,根據混合物總質量可得:24x+27y=4.8,根據氫氣的質量可得:2x+3y=0.402,解得:x=0.197mol,所以裝置鋁的質量分數為:1-×100%=1.5%,
故答案為:C;1.5%;
(6)根據反應原理可知,皮江法煉鎂消耗的能量較高,環境汙染較大,
故答案為:環境汙染大,能耗高.