本章围绕给定镁化合物的酸碱反应、碱式盐分解及废液制备流程展开。先数完整组成，再追踪镁的去向，最后从理论产量定义产率；不把一种化合物的用途扩为整个镁专题的通性。

01 · 知识点酸碱性质、组成与元素守恒02 · 考点完整七问流程与产率03 · 坑点结晶水、沉淀条件与计量边界

一、知识点 理解概念

1. MgO与Mg(OH)₂按实际反应分类

MgO是碱性氧化物，判据是能与酸反应生成镁盐和水，而不是要求所有碱性氧化物都与水反应：

$$\mathrm{MgO+2H^+\to Mg^{2+}+H_2O}.$$

Mg(OH)₂属于碱，不是碱性氧化物。在题给反应条件下，它也能消耗H⁺：

$$\mathrm{Mg(OH)_2+2H^+\to Mg^{2+}+2H_2O}.$$

MgO的原题抗酸剂背景只用于解释这种酸碱性质，不是服药建议；具体药品与使用不由这道化学题决定。也不能因含Mg就把所有镁化合物都判为同一类别。

2. 碱式盐必须读完整组成

题给组成$4\mathrm{MgCO_3}\cdot\mathrm{Mg(OH)_2}\cdot4\mathrm{H_2O}$中的点号连接这个给定计量单元。不能只数最前面的4MgCO₃，也不能把点号当“任意混合比例”。

来源部分	Mg原子份数	C原子份数	H原子份数	O原子份数
4MgCO₃	4	4	0	12
Mg(OH)₂	1	0	2	2
4H₂O	0	0	8	4
合计	5	4	10	18

题给受热分解关系为：

$$4\mathrm{MgCO_3}\cdot\mathrm{Mg(OH)_2}\cdot4\mathrm{H_2O} \xrightarrow{\text{加热}}5\mathrm{MgO}+4\mathrm{CO_2}\uparrow+5\mathrm{H_2O}.$$

先由5份Mg定5MgO，再由4份C定4CO₂。水的5份来自4份结晶水及Mg(OH)₂中2个H对应的另1份H₂O；不是五份全为结晶水。右侧Mg、C、H、O分别5、4、10、18，与左侧一致。

原题用受热产生CO₂联系阻燃用途，只针对给定材料和分解条件，不意味着CO₂能扑灭一切火灾，也不凭一个反应式判断任意材料的全部防火性能。

3. 流程中除杂与主元素回收分别记账

本题酸性MgCl₂废液含H⁺、Fe²⁺、Fe³⁺。原流程先氧化Fe²⁺，再调节条件使Fe³⁺形成Fe(OH)₃沉淀，过滤后继续转化含镁滤液。选择氧化剂要对照“减少污染、不引入其他杂质离子”的目标，而不是只看它能否氧化。

若用Mg(OH)₂替代氨水，除消耗H⁺外，在题给条件下还可写：

$$\mathrm{2Fe^{3+}+3Mg(OH)_2\to2Fe(OH)_3\downarrow+3Mg^{2+}}.$$

左、右电荷均为+6，Fe、Mg、O、H守恒；Mg(OH)₂按难溶物保留整体。Fe(OH)₃沉淀事实由实际反应与条件决定，不靠原印式是否漏了“↓”。但这不证明任意pH、任意用量都能完全除Fe³⁺，也不允许忽略主成分同时损失的可能。

4. 曲线决定分离策略，镁守恒决定理论量

原NH₄Cl曲线显示，在题给温区温度升高时溶解度明显增大，可据此选择蒸发浓缩、冷却结晶，接过滤、洗涤、干燥。前两步建立析晶条件，后几步完成固液分离及产品处理；不把同一操作套给所有盐。

按原图氨水方案，废液体积V L、MgCl₂浓度c mol/L，则：

$$n(\mathrm{MgCl_2})=cV\ \mathrm{mol},\qquad n(\mathrm{MgO})_{\text{理论}}=cV\ \mathrm{mol}.$$

每mol MgCl₂含1 mol Mg，对应1 mol MgO；不是因为中间碱式盐有5份Mg，就把废液总Mg再乘5。按Mg=24、O=16：

$$m(\mathrm{MgO})_{\text{理论}}=40cV\ \mathrm g,\qquad \eta=\frac{m}{40cV}\times100\%.$$

m为以g计的实际质量数值；“m g”不是毫克单位“mg”。理论量以投入镁全部转为MgO为基准，实际损失体现为实际所得不足理论值。

二、考点 方法与例题

1. 七问流程用三条线贯穿

1. 组成线： MgO的酸碱性质与碱式盐完整组成分别判断；分解式核Mg、C、H、O，区分结晶水与反应生成水。
2. 除杂线： 先把Fe²⁺氧化，再按调节后的条件沉淀Fe³⁺；选替代试剂时核反应目的和新杂质。
3. 回收线： 从曲线选分离操作；从原料Mg总量推理论MgO，再除实际质量，别把中间盐的系数当总量。

以下是原完整七问纸面题。含酸性废液、氯水、氨和氧化剂的流程仅作理论分析，实际实验须由教师在受控实验室按安全规程组织，不自行照图制备。原题用途背景不作医疗或消防操作指导。

例题 01 镁化合物用途与废液制备

题目

原卷给出的相对原子质量：H 1，C 12，N 14，O 16，Na 23，Mg 24，Al 27，Cl 35.5，Fe 56，Cu 64。

（13分）

I.镁的化合物用途广泛，如MgO在医药上用作抗酸剂；4MgCO₃·Mg(OH)₂·4H₂O能快速吸收汗液、增加物体表面摩擦力，是体操比赛中常用的防滑剂，也可用作阻燃剂。

(1)MgO用作抗酸剂体现了它________（填“酸性”、“碱性”或“两性”）氧化物的性质。

(2)4MgCO₃·Mg(OH)₂·4H₂O可用作阻燃剂的原因是________（用化学方程式表示）。

II．某学习小组拟用酸性MgCl₂废液（主要成分是MgCl₂，含H⁺、Fe²⁺，Fe³⁺等杂质）制取4MgCO₃·Mg(OH)₂·4H₂O、MgO和副产品NH₄Cl，部分流程如图所示。

(3)为减少污染和防止引入其他杂质离子，氧化过程可以用________代替新制氯水。

(4)滤渣的成分是________。

(5)已知NH₄Cl的溶解度如图所示，则操作3为________，过滤、洗涤、干燥。

(6)如果把流程中的氨水换成Mg(OH)₂，也能达到相同的目的，写出Mg(OH)₂参与两个主要反应的离子方程式：

$$\mathrm{Mg(OH)_2}+2\mathrm{H}^{+}=\mathrm{Mg}^{2+}+2\mathrm{H_2O}$$

；________。

(7)该小组用上述方案制取MgO，废液中MgCl₂的浓度为c mol/L，体积为V L，废液最终制得MgO m克，计算该过程的产率为________。

$$\text{产率}=\frac{\text{产品的实际质量}}{\text{产品的理论质量}}\times100\%$$

答案与解析

解析

（1）碱性。 MgO与酸反应生成盐和水，符合碱性氧化物性质，不由“能否与水反应”定义。

（2）按题给物质受热分解：

$$4\mathrm{MgCO_3}\cdot\mathrm{Mg(OH)_2}\cdot4\mathrm{H_2O} \xrightarrow{\text{加热}}5\mathrm{MgO}+4\mathrm{CO_2}\uparrow+5\mathrm{H_2O}.$$

5MgO来自总5份Mg；4CO₂来自4份C；5H₂O为原4份结晶水加Mg(OH)₂贡献的1份。原题以产生CO₂、在其材料用途条件下有助隔绝空气解释阻燃，不把它扩成任意火灾处置方法。

（3）双氧水，即H₂O₂溶液。 按题给“氧化Fe²⁺且减少污染、不引入其他杂质离子”的目标选择。H₂O₂在该氧化反应中可还原成水，不因这一题选用就把任意浓度或所有用途叫作无危险的“绿色”操作。

（4）Fe(OH)₃。 先将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，加入氨水调节条件，使Fe³⁺沉淀后过滤；原模型中滤渣主要为氢氧化铁。

（5）蒸发浓缩、冷却结晶。 图上NH₄Cl溶解度从约20℃时的38 g升到100℃附近约77 g，随升温明显增加，故先浓缩再降温析晶，接题干已给的过滤、洗涤、干燥。不是仅“过滤”就能使溶液全部变晶体，也不是所有盐都应这样操作。

（6）另一个主要离子反应：

$$\mathrm{2Fe^{3+}+3Mg(OH)_2\to2Fe(OH)_3\downarrow+3Mg^{2+}}.$$

与题干已给$\mathrm{Mg(OH)_2+2H^+\to Mg^{2+}+2H_2O}$共同说明：Mg(OH)₂既消耗酸，也在相应条件下使Fe³⁺沉淀。原式未标↓，原分析已明确沉淀；此处规范补标，不改变反应本意。不能据此宣称任意pH或比例都除铁完全。

（7）$\displaystyle\frac{m}{40cV}\times100\%$。 按原图氨水方案，$n(\mathrm{MgCl_2})=cV$ mol，Mg守恒给理论MgO为cV mol，质量$40cV$ g：

$$\eta=\frac{m\ \mathrm g}{40cV\ \mathrm g}\times100\% =\frac{m}{40cV}\times100\%.$$

体积V已按L计，m为克数；中间碱式盐5Mg不额外把总量乘5。若另行采用第六问的Mg(OH)₂替代方案且有其Mg进入产品，要另计新增镁，不能照抄原图的唯一原料边界。

本题结论

（1）碱性；（2）分解式见上；（3）H₂O₂溶液；（4）Fe(OH)₃；（5）蒸发浓缩、冷却结晶；（6）沉淀反应见上；（7）原方案产率为m/(40cV)×100%。

三、坑点 组成与计量边界

1. 产物五份水不等于题式五份结晶水

题式结晶水明确为4份，另1份来自Mg(OH)₂的H。不能由产物5H₂O反改原物质为五水盐；也不能只数4MgCO₃而漏Mg(OH)₂的一份Mg。

2. 形式系数与原料量采用不同计量单元

一个题式计量单元分解得5MgO，但废液cV mol MgCl₂本身只提供cV mol Mg。先以元素总量换算，而不是把每一个中间式系数再乘到原料上。

第六问只是提出替代除杂剂；第七问按原图氨水方案算$40cV$。如果实际改用Mg(OH)₂且其Mg进入产品，必须额外统计引入的Mg，不能仍无条件把原废液cV视为唯一镁来源。

3. 反应式成立不等于任意条件完全除杂

Fe(OH)₃的沉淀要看pH与用量；NH₄Cl结晶操作来自本题温区曲线；氧化剂替换要核产物与杂质。MgO的抗酸性质和特定碱式盐的分解也只属于这些具体物质，不能冒充所有镁化合物的通性或完整海水提镁专题。

上一页3. 碳酸盐转化与制碱流程

下一页5. 铝的反应与两性转化