题目内容

用霞石岩(化学式为 KNa3[AlSiO4]4,主要成份Na2O、K2O、Al2O3、SiO2)制碳酸钠、碳酸钾和氧化铝的工艺流程如下:

已知:NaHCO3溶液的pH约为8~9,Na2CO3溶液的pH约为11~12。溶解过滤工序产生的滤液中含钠、钾和铝的可溶性盐类,钙和硅等其他杂质在滤渣霞石泥中。部分物质的溶解度见右图。

试回答下列问题:
(1)灼烧得到固体M的化学方程式是________________________________。
(2)X物质是___________,滤液W中主要含有的离子有____________。(写三种)
(3)操作Ⅰ得到碳酸钠晶体的操作为           、洗涤、干燥。
(4)碳酸化Ⅰ中发生主要反应的离子方程式是__________________________。
(5)碳酸化Ⅱ调整pH=8的目的是_______________________________。
(1)2Al(OH)3Al2O3+ 3H2O (3分)
(2)CO2或二氧化碳(2分)    Na+、K+、HCO3? (3分,各1分,错写、多写每个倒扣1分至0分)
(3)蒸发浓缩、冷却结晶、过滤(3分,各1分)
(4)2AlO2? + CO2 + 3H2O =2Al(OH)3↓+ CO32?(3分,产物写成HCO3给0分)
(5)碳酸根转化为碳酸氢根离子(1分),利于KHCO3结晶析出(1分)

试题分析:(1)在高温下矿石、石灰石、煤混合反应生成的X可以进行碳酸的酸化,实验中X一定是CO2气体。溶解过滤工序产生的滤液中含钠、钾和铝的可溶性盐类,钙和硅等其他杂质在滤渣霞石泥中,所以通入CO2后一定生成氢氧化铝沉淀,灼烧则得到氧化铝,即M是氧化铝,所以灼烧得到固体M的化学方程式是2Al(OH)3Al2O3+ 3H2O。
(2)物质X是二氧化碳,滤液W可以循环使用,用来制备碳酸钠和碳酸钾,所以其中主要含有的离子有Na+、K+、HCO3-
(3)碳酸化Ⅰ的目的是制备氢氧化铝,又因为溶液的pH=11,所以生成的是碳酸盐,而不是碳酸氢盐,即该反应的离子方程式应该是2AlO2-+CO2+3H2O→2Al(OH)3↓+CO32-,故答案为:2AlO2-+CO2+3H2O→2Al(OH)3↓+CO32-
(4)操作Ⅰ的目的是制备碳酸钠,根据物质的溶解度表可知,碳酸钠的溶解度随温度的升高而增大,所以操作应该是蒸发浓缩,冷却结晶,然后过滤、洗涤、干燥即可。
(5)已知NaHCO3溶液的pH约为8~9,Na2CO3溶液的pH约为11~12,所以碳酸化Ⅰ中的生成物是碳酸盐,而不是碳酸氢盐,因此反应的离子方程式为2AlO2? + CO2 + 3H2O =2Al(OH)3↓+ CO32?
(6)由于NaHCO3溶液的pH约为8~9,Na2CO3溶液的pH约为11~12,而碳酸氢钾灼烧生成碳酸钾,所以碳酸化Ⅱ调整pH=8的目的是使碳酸根转化为碳酸氢根离子,利于KHCO3结晶析出。
练习册系列答案
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已知:
药品名称
熔点/℃
沸点(℃)
密度g/cm3
溶解性
正丁醇
-89.5
117.7
0.8098
微溶于水、溶于浓硫酸
1-溴丁烷
-112.4
101.6
1.2760
不溶于水和浓硫酸
      
根据题意完成下列填空:
(一)制备1-溴丁烷粗产品在如图装置的圆底烧瓶中依次加入NaBr,10 mL 正丁醇,2粒沸石,分批加入1:1的硫酸溶液,摇匀,加热30 min。

(1)写出制备1-溴丁烷的化学反应方程式:__________________________________________________
(2)反应装置中加入沸石的目的是__________________。配制体积比为1:1的硫酸所用的定量仪器为            (选填编号)。
a.天平        b.量筒      c.容量瓶      d.滴定管
(3)反应装置中,除了产物和水之外,还可能存在                   等有机副产物。
(4)若用浓硫酸进行实验,有机层中会呈现棕黄色,除去其中杂质的正确方法是      (选填编号)。
a.蒸馏                       b.氢氧化钠溶液洗涤
c.用四氯化碳萃取             d.用亚硫酸钠溶液洗涤
(二)制备精品
将得到的粗1-溴丁烷依次用浓硫酸、水、10% 碳酸钠、水洗涤后加入无水氯化钙进行干燥,然后再将1-溴丁烷按图装置蒸馏。

(5)收集产品时,控制的温度应在_________℃左右;区分1-溴丁烷精品和粗品的一种方法是____________________。
(6)实验制得的1-溴丁烷的质量为10.895 g,则正丁醇的转化率为        。(保留3位小数)。

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