Magnesium \(({\rm{Mg}})\) là kim loại được ứng dụng để tạo các hợp kim nhẹ, bền, đặc biệt là cho ngành công nghiệp sản xuất ô tô và hàng không vũ trụ. Magnesium được sản xuất trong công nghiệp theo quá trình Pidgeon với nguyên liệu ban đầu là quặng dolomite. Quá trình được thực hiện qua các giai đoạn sau:

Giai đoạn 1. Nung quặng dolomite:

${\text{MgCO}}_3\cdot {\text{CaCO}}_3\left(\mathrm{s}\right)\stackrel{{\text{t}}^{°}}{\to }\text{MgO}\left(\text{s}\right)+\text{CaO}\left(\text{s}\right)+2{\text{CO}}_2( \text{g})$ 

Giai đoạn 2. Dùng Si trong ferrosilicon \(({\rm{Fe}},{\rm{Si}})\) làm chất khử trong điều kiện chân không:

$2\text{MgO}\left(\mathrm{s}\right)+2\text{CaO}\left(\mathrm{s}\right)+\text{Si}\left(\mathrm{s}\right)\stackrel{{\text{t}}^{°}}{\to }2\text{Mg}\left(\mathrm{g}\right)+{\text{Ca}}_2{\text{SiO}}_4\left(\mathrm{s}\right)$ 

Phản ứng chung của quá trình Pidgeon là:

$2{\text{MgCO}}_3.{\text{CaCO}}_3\left(\mathrm{s}\right)+\text{Si}\left(\mathrm{s}\right)\stackrel{{\text{t}}^{°}}{\to }2\text{Mg}\left(\mathrm{s}\right)+{\text{Ca}}_2{\text{SiO}}_4\left(\mathrm{s}\right)+2{\text{CO}}_2\left(\mathrm{g}\right){\mathrm{\Delta }}_{\text{r}}{\text{H}}_{298}^{°}~183 \text{kJ}$ 

a. Quá trình Pidgeon là quá trình thu nhiệt.

b. Phản ứng ở giai đoạn (2) thuộc phương pháp nhiệt luyện.

c. Phản ứng ở giai đoạn (2) chứng tỏ MgO có tính oxi hoá mạnh hơn CaO.

d. Nếu hiệu suất của quá trình là 90% thì cứ 1 tấn quặng dolomite sẽ điều chế được 120 kg kim loại magnesium.

Soda là hoá chất được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp hoá chất, hiện nay ở Việt Nam trung bình cần \({5.10^5}\) tấn/năm. Phương pháp Solvay với nguyên liệu đầu vào là đá vôi và muối ăn nên giá thành rẻ, phù hợp với sản xuất tại Việt Nam.

a. Soda được dùng để làm mềm nước cứng, sản xuất thuỷ tinh, giấy, hoá chất,...

b. Phương pháp Solvay giảm thiểu tác động tới môi trường do tuần hoàn tái sử dụng các sản phẩm trung gian như \({\rm{N}}{{\rm{H}}_3},{\rm{C}}{{\rm{O}}_2}, \ldots \)

c. Trong phương pháp Solvay, \({\rm{N}}{{\rm{H}}_3}\) được tái chế qua phương trình hoá học sau:

\(2{\rm{N}}{{\rm{H}}_4}{\rm{Cl}} + {\rm{CaO}} \to 2{\rm{N}}{{\rm{H}}_3} + {\rm{CaC}}{{\rm{l}}_2} + {{\rm{H}}_2}{\rm{O}}\)

d. Phương pháp Solvay chỉ xảy ra theo một giai đoạn sau:

\(2{\rm{NaCl}} + 2{\rm{N}}{{\rm{H}}_3} + {\rm{C}}{{\rm{O}}_2} + {{\rm{H}}_2}{\rm{O}} \to 2{\rm{N}}{{\rm{H}}_4}{\rm{Cl}} + {\rm{N}}{{\rm{a}}_2}{\rm{C}}{{\rm{O}}_3}\)

Để đánh giá mức độ tự diễn biến của một phản ứng tại nhiệt độ T, người ta dựa vào đại lượng biến thiên năng lượng tự do Gibbs \[({\Delta _r}G_T^o).\] Nếu \[{\Delta _r}G_T^o > 0\]: phản ứng không tự xảy ra; \[{\Delta _r}G_T^o < 0\]: phản ứng tự xảy ra. Giá trị của đại lượng này được tính theo biểu thức:

\[{\Delta _r}G_T^o = {\rm{ }}{\Delta _r}H_T^o - {\rm{ }}T{\Delta _r}S_T^o.\] Trong đó:

·      T: nhiệt độ tính theo thang Kelvin (K);

·      \[{\Delta _r}H_T^o\]: Biến thiên enthalpy của phản ứng;

·      \[{\Delta _r}S_T^o\]: Biến thiên entropy của phản ứng (đại lượng đặc trưng cho độ mất trật tự của hệ ở một trạng thái và điều kiện xác định).

Tính giá trị thấp nhất của T (làm tròn đến hàng đơn vị) để phản ứng sau tự xảy ra:

CaCO₃(s) → CaO(s) + CO₂(g)

Cho biết: \[{\Delta _r}S_T^o = 159,26{\rm{ }}J/mo{l^{ - 1}}.{K^{ - 1}}\]và nhiệt tạo thành chuẩn của các chất như sau:

Giả sử \[{\Delta _r}H_T^o\] và \[{\Delta _r}S_T^o\] của quá trình không phụ thuộc vào nhiệt độ.

Làm mềm \(10\;{{\rm{m}}^3}\) nước cứng có tổng nồng độ \({\rm{M}}{{\rm{g}}^{2 + }}\) và \({\rm{C}}{{\rm{a}}^{2 + }}\) là \(5,5{\rm{mmol}}/{\rm{L}}\) bằng \({\rm{N}}{{\rm{a}}_2}{\rm{C}}{{\rm{O}}_3}\), thu được nước có tổng nồng độ \({\rm{M}}{{\rm{g}}^{2 + }}\) và \({\rm{C}}{{\rm{a}}^{2 + }}\) là \(1,5{\rm{mmol}}/{\rm{L}}\). Coi toàn bộ lượng \({\rm{N}}{{\rm{a}}_2}{\rm{C}}{{\rm{O}}_3}\) cho vào đều chuyển hết thành kết tủa \({\rm{CaC}}{{\rm{O}}_3}\) và \({\rm{MgC}}{{\rm{O}}_3}\). Khối lượng \({\rm{N}}{{\rm{a}}_2}{\rm{C}}{{\rm{O}}_3}\) đã dùng là bao nhiêu kg? (Làm tròn kết quả đến hàng phần trăm)

X và Y là các hợp chất vô cơ của một kim loại kiềm, có nhiều ứng dụng trong thực tế và khi đốt nóng ở nhiệt độ cao trên đèn khí cho ngọn lửa màu vàng.

Biết chúng thoả mãn các sơ đồ sau:  $\text{X}+\text{NaOH}\stackrel{}{\to }\text{Y}+{\text{H}}_2\text{O};\text{X}\stackrel{{\text{t}}^{°}}{\to }\text{Y+}\mathrm{....}$

Y là chất nào sau đây?