白云石的主要化学成分为 ，还含有质量分数约为 2.1% 的 Fe 2 O 3 和 1.0% 的 SiO 2 。利用白云石制备高纯度的碳酸钙和氧化镁，流程示意图如下。
已知：
| 物质 | | | | |
| | | | | |
(1) 白云石矿样煅烧完全分解的化学方程式为 。
(2) 用量对碳酸钙产品的影响如下表所示。
| | 氧化物 ( | 产品中 | 产品中 Mg 杂质含量 /% ( 以 | ||
| | | 计算值 | 实测值 | ||
| 2.1∶1 | 98.4 | 1.1 | 99.1 | 99.7 | —— |
| 2.2∶1 | 98.8 | 1.5 | 98.7 | 99.5 | 0.06 |
| 2.4∶1 | 99.1 | 6.0 | 95.2 | 97.6 | 2.20 |
备注： ⅰ 、 浸出率 =( 浸出的
质量 / 煅烧得到的
质量 )
(M 代表 Ca 或 Mg)
ⅱ 、 纯度计算值为滤液 A 中钙、镁全部以碳酸盐形式沉淀时计算出的产品中
纯度。
① 解释 “ 浸钙 ” 过程中主要浸出 的原因是 。
② 沉钙反应的离子方程式为 。
③“ 浸钙 ” 过程不适宜选用 的比例为 。
④ 产品中 纯度的实测值高于计算值的原因是 。
(3)“ 浸镁 ” 过程中，取固体 B 与一定浓度的 溶液混合，充分反应后
的浸出率低于 60% 。加热蒸馏，
的浸出率随馏出液体积增大而增大，最终可达 98.9% 。从化学平衡的角度解释浸出率增大的原因是 。
(4) 滤渣 C 中含有的物质是 。
(5) 该流程中可循环利用的物质是 。
答案
(1)
(2) ，在一定量
溶液中，氢氧化钙会和氯化铵反应而氢氧化镁不能，故
先浸出
2.4∶1
，
优先析出，且氧化钙也能转化为碳酸钙
(3) ，
，随大量氨逸出，平衡正向移动
(4)
(5)
【分析】白云石矿样煅烧后 转化为氧化钙、氧化镁，加入氯化铵溶解浸钙，大部分钙离子进入滤液 A ，通入二氧化碳生成碳酸钙；过滤分离出含有镁、铁、硅元素的固体 B ，加入硫酸铵将镁离子转化为硫酸镁溶液，加入碳酸铵生成碳酸镁沉淀，煅烧得到氧化镁；
【详解】（ 1 ）白云石矿样煅烧完全分解生成氧化钙、氧化镁、二氧化碳气体，化学方程式为 ；
（ 2 ） ① 氯化铵水解生成一水合氨与氢离子，可以调节溶液的 pH ，由图表可知， ，在一定量
溶液中，氢氧化钙会和氯化铵反应而氢氧化镁不能，故
首先溶解被浸出；
② 沉钙反应中通入二氧化碳和滤液中钙离子、氨气反应生成碳酸钙沉淀和铵根离子，离子方程式为 。
③ 由图表可知， “ 浸钙 ” 过程 的比例为 2.4∶1 时，产品中镁元素杂质最多且碳酸钙纯度最低，故不适宜选用
的比例为 2.4∶1 。
④ ，在反应中
会优先析出，但也有可能析出其他沉淀，且 Mg 2+ 部分以 Mg(OH) 2 形成沉淀，相比 MgCO 3 质量更小，二者共同作用导致产品中
纯度的实测值高于计算值；
（ 3 ） “ 浸镁 ” 过程中，发生反应： ，
，加热蒸馏随大量氨逸出，平衡正向移动，利于氢氧化镁转化为硫酸镁；
（ 4 ）白云石的主要化学成分为 ，还含有质量分数约为 2.1% 的 Fe 2 O 3 和 1.0% 的 SiO 2 ；煅烧浸钙后，绝大部分钙进入滤液中，部分钙进入 B 中加入硫酸铵后转化为微溶于的硫酸钙，氧化铁、二氧化硅几乎不反应进入滤渣中； “ 浸镁 ” 过程中，
的浸出率最终可达 98.9% ，则还有部分氧化镁进入滤渣中，故滤渣 C 中含有的物质是
；
（ 5 ）沉钙反应中通入二氧化碳生成碳酸钙和氯化铵； “ 浸镁 ” 过程中加热蒸馏会有大量氨逸出；滤液 D 加入碳酸铵生成碳酸镁和硫酸铵，碳酸镁煅烧生成二氧化碳；白云石煅烧也会生成二氧化碳；在流程中 既是反应物又是生成物，故该流程中可循环利用的物质是
。
