Magnesium ($Mg$) 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 ở 1100 - 1200 ${}^{\circ }C$ thu được dolomite nung:
$$MgC{O}_3.CaC{O}_3(s)\to MgO(s)+CaO(s)+2C{O}_2(g)$$
• Giai đoạn 2: Dolomite nung được nghiền nhỏ, trộn với chất khử (bột ferrosilicon Fe, Si) và chất xúc tác fluorite ($Ca{F}_2$), sau đó ép thành viên.
• Giai đoạn 3: Viên nguyên liệu được đưa vào lò thép không khí, nung chân không ở $1200^{\circ }C$:
$$2MgO(s)+2CaO(s)+Si(s)\to 2Mg(g)+C{a}_{2}Si{O}_4(s)$$
• Giai đoạn 4: Hơi magnesium được dẫn qua bộ ngưng tụ chuyển thành dạng tinh thể, sau đó nấu chảy và đúc thành thỏi.
Một nhà máy sản xuất magnesium theo quy trình trên với hiệu suất toàn bộ quá trình là 90%, khối lượng mỗi thỏi thành phẩm chứa 7,5 kg magnesium.

a) Sai; b) Đúng; c) Sai; d) Đúng.

a) Ở giai đoạn 3, $Si$ khử $MgO$ để tạo $Mg$: $$2MgO+2CaO+Si\to 2Mg+C{a}_{2}Si{O}_4$$ Như vậy $Mg$ trong $MgO$ bị khử, không phải bị oxi hóa.

b) Môi trường chân không giúp: hơi $Mg$ thoát ra dễ hơn; dịch chuyển cân bằng theo chiều tạo sản phẩm; hạn chế $Mg$ bị oxi hóa trở lại bởi không khí ở nhiệt độ cao.

c) Quá trình hơi $Mg$ ngưng tụ thành tinh thể là quá trình tỏa nhiệt, không phải thu nhiệt.

d) Khối lượng dolomite tinh khiết: $m=10\cdot 92\%=9,2$ tấn $=9200$ kg. $MgC{O}_3.CaC{O}_3$ có $M=84+100=184$. Theo tỉ lệ mol: 184 g dolomite tạo 24 g $Mg$. Khối lượng $Mg$ lí thuyết: $m_{Mg,lt}=9200\cdot \frac{24}{184}=1200$ kg. Hiệu suất toàn bộ 90%: $m_{Mg,tt}=1200\cdot 0,9=1080$ kg. Mỗi thỏi chứa 7,5 kg $Mg$, nên số thỏi: $n=\frac{1080}{7,5}=144$.
a) Sai.
Ở giai đoạn 3, $Si$ khử $MgO$ để tạo $Mg$:

$$2MgO+2CaO+Si\to 2Mg+C{a}_{2}Si{O}_4$$

Như vậy $Mg$ trong $MgO$ bị khử, không phải bị oxi hóa.
b) Đúng.
Môi trường chân không giúp:

- hơi $Mg$ thoát ra dễ hơn,
- dịch chuyển cân bằng theo chiều tạo sản phẩm,
- hạn chế $Mg$ bị oxi hóa trở lại bởi không khí ở nhiệt độ cao.
c) Sai.
Quá trình hơi $Mg$ ngưng tụ thành tinh thể là quá trình tỏa nhiệt, không phải thu nhiệt.
d) Đúng.
Khối lượng dolomite tinh khiết:

$m=10\cdot 92\%=9,2$ tấn $=9200$ kg.

$MgC{O}_3.CaC{O}_3$ có:

$M=84+100=184$.

Theo tỉ lệ mol:

- 184 g dolomite tạo 24 g $Mg$.

Khối lượng $Mg$ lí thuyết:

$m_{Mg,lt}=9200\cdot \frac{24}{184}=1200$ kg.

Hiệu suất toàn bộ 90%:
$m_{Mg,tt}=1200\cdot 0,9=1080$ kg.
Mỗi thỏi chứa 7,5 kg $Mg$, nên số thỏi:
$n=\frac{1080}{7,5}=144$.