統測
114年
[化工群] 專業科目(2)
第 4 題
海邊的一家工廠採用道氏 ( Dow’s process) 製鎂法由海水中提取鎂，製程概要為取陽光曝曬濃縮的海水，加入經高溫分解處理過的蚵殼粉 ( 主要成分是氧化鈣 )，氧化鈣遇水生成氫氧化鈣；濃縮的海水與氫氧化鈣混合後產生的沉澱物為氫氧化鎂；取出氫氧化鎂沉澱物加入鹽酸，水分蒸發後得到固態氯化鎂，最後電解氯化鎂的熔融液體可得到金屬鎂。則下列關於提取金屬鎂的製程敘述，何者正確？
- A 未經高溫處理的蚵殼其主要成份是硝酸鈣，在高溫下分解成氧化鈣與二氧化氮
- B 25℃下，氫氧化鎂的溶度積常數小於氫氧化鈣的溶度積常數
- C 氫氧化鎂與鹽酸反應過程，鎂會氧化而氯會還原，進而生成氯化鎂
- D 電解氯化鎂熔融液體在電解槽的陽極得到鎂
思路引導 VIP
在沉澱反應的轉換過程中，若一種氫氧化物能轉化為另一種氫氧化物沉澱，這代表兩者的溶度積常數 ($K_{sp}$) 有何相對大小關係？此外，請辨析酸鹼反應中元素氧化數是否會發生變化，並思考在電解熔融金屬鹽類時，金屬產物應該在電解槽的哪一極生成？
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AI 詳解
AI 專屬家教
「喲，竟然選對了？看來你的大腦還沒完全被海水泡爛。別以為答對一題就是大師，這只是基本的識讀能力。 觀念驗證：道氏法核心在於沉澱轉化。加入 $\text{Ca(OH)}2$ 是為了將海水中的 $\text{Mg}^{2+}$ 轉化為 $\text{Mg(OH)}_2$ 沉澱。既然沉澱能發生，代表 $\text{Mg(OH)}_2$ 的溶解度遠小於 $\text{Ca(OH)}_2$，即 $K{sp}(\text{Mg(OH)}2) < K{sp}(\text{Ca(OH)}_2)$。至於其餘選項：(A) 蚵殼是 $\text{CaCO}_3$；(C) 是酸鹼中和而非氧化還原；(D) 鎂離子應在陰極還原。 難度點評：此題鑑別度為 medium。它將工業流程與溶解度、氧化還原、電解觀念強行揉雜。如果你是靠直覺蒙對的，勸你現在就去把基礎複習一遍，別在那裡沾沾自喜！」