题目内容

14．将磷肥生产中形成的副产物石膏（CaSO4•2H2O）转化为硫酸钾肥料和氯化钙水合物储热材料，无论从经济效益、资源综合利用还是从环境保护角度看都具有重要意义．以下是石膏转化为硫酸钾和氯化钙的工艺流程示意图．

（1）本工艺中所用的原料除CaSO4•2H2O、KCl外，还需要CaCO3、（或CaO）、NH3、H2O等原料
（2）写出石膏悬浊液中加入碳酸铵溶液后发生反应的离子方程式：
CaSO4+CO32-=CaCO3+SO42-
（3）过滤Ⅰ操作所得固体中，除CaCO3外还含有CaSO4（填化学式）等物质，该固体可用作生产水泥的原料．
（4）过滤Ⅰ操作所得滤液是（NH4）2SO4溶液．检验滤液中含有CO32-的方法是：取少量溶液，滴加稀盐酸，若有气泡产生则还含有CO32-，
反之则不含有CO32-．
（5）已知不同温度下K2SO4在100g水中达到饱和时溶解的量如表：
温度（℃）02060
K2SO4溶解的量（g）7.411.118.2
60℃时K2SO4的饱和溶液591g冷却到0℃，可析出K2SO4晶体54g
（6）氯化钙结晶水合物（CaCl2•6H2O）是目前常用的无机储热材料，选择的依据是Ad
A、熔点较低（29℃熔化）      b、能导电        c、能制冷       d、无毒
（7）上述工艺流程中体现绿色化学理念的是：碳酸钙用于制水泥原料、硫酸钙和氯化钾转化为硫酸钾和氯化钙、氨在工艺中循环使用等
原子利用率高，没有有害物质排放到环境中．

分析 （1）根据箭头的方向判断不难得出最初的原料．加入的原料箭头指向方框；箭线上面的物质为中间产物，箭头指向的产物．
流程图分析：
吸收环节：2NH3+CO2+H2O生成碳酸铵；
转化Ⅰ环节：碳酸铵和石膏悬浊液反应生成CaCO3+（NH4）2SO4，经过滤后分离；
转化Ⅱ：（NH4）2SO4和KCl的饱和溶液反应得到NH4Cl和K2SO4经过滤Ⅱ分离；
蒸氨环节的为CaO、H2O、NH4Cl生成为CaCl2．6H2O和NH3．
（2）根据流程图可知，石膏悬浊液中加入碳酸铵溶液后过滤，得到碳酸钙与硫酸铵；CaSO4微溶且为悬浊液、CaCO3不溶，所以二者在离子方程式中均不拆；然后配平即可；
（3）过滤Ⅰ操作所得固体中，除CaCO3外还主要含有过量微溶的CaSO4；
（4）根据碳酸根离子与酸反应能生成二氧化碳考虑；
（5）根据图表不同温度下的溶解度，结合饱和溶液质量之比等于析出晶体质量之比计算；
（6）氯化钙结晶水合物（CaCl2•6H2O）是目前常用的无机储热材料，是因为氯化钙结晶水合物熔点低易熔化，且无毒，与易溶于水，能导电无关；
（7）根据绿色化学的特点进行分析．碳酸钙用于制水泥原料、硫酸钙和氯化钾转化为硫酸钾和氯化钙、氨在工艺中循环使用等（原子利用率高，没有有害物质排放到环境中．

解答 解：（1）由流程图可知，吸收环节：2NH3+CO2+H2O生成碳酸铵；
转化Ⅰ环节：碳酸铵和石膏悬浊液反应生成CaCO3+（NH4）2SO4，经过滤后分离；
转化Ⅱ：（NH4）2SO4和KCl的饱和溶液反应得到NH4Cl和K2SO4经过滤Ⅱ分离；
蒸氨环节的为CaO、H2O、NH4Cl生成为CaCl2．6H2O和NH3，故答案为：CaCO3、（或CaO）、NH3、H2O；
（2）根据流程图可知，石膏悬浊液中加入碳酸铵溶液后过滤得到碳酸钙与硫酸铵，CaSO4微溶且为悬浊液、CaCO3不溶，所以在离子方程式中均不拆；然后配平即可，故答案为：CaSO4+CO32-=CaCO3+SO42-；
（3）CaSO4微溶且为悬浊液，故过滤Ⅰ操作所得固体中，除CaCO3外还主要含有过量微溶的CaSO4，故答案为：CaSO4；
（4）碳酸根离子与酸反应能生成二氧化碳，所以可以用稀盐酸来验证碳酸根离子，故答案为：取少量溶液，滴加稀盐酸，若有气泡产生则还含有CO32-，反之则不含有CO32-；
（5）根据图表不同温度下的溶解度，结合饱和溶液质量之比等于析出晶体质量之比计算，（100+18.2）：（18.2-7.4）=591：x，解得：x=54g，故答案为：54；
（6）氯化钙结晶水合物（CaCl2•6H2O）是目前常用的无机储热材料，是因为氯化钙结晶水合物熔点低易熔化，且无毒，与易溶于水，能导电无关，故答案为：Ad；
（7）由绿色化学的特点可知，碳酸钙用于制水泥原料、硫酸钙和氯化钾转化为硫酸钾和氯化钙、氨在工艺中循环使用等（原子利用率高，没有有害物质排放到环境中），
故答案为：碳酸钙用于制水泥原料、硫酸钙和氯化钾转化为硫酸钾和氯化钙、氨在工艺中循环使用等（原子利用率高，没有有害物质排放到环境中）．

点评 本题为工艺流程题，涉及原料、产品的判断、方程式的书写、检验、绿色化学等．做推断题时要充分利用所给的信息，结合自己已学过的知识，进行有依据性的推测，难度较大．

练习册系列答案
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19．孔雀石主要成分是Cu2（OH）2CO3，还含少量FeCO3及Si的化合物，实验室以孔雀石为原料制备硫酸铜晶体的步骤如图：

（1）步骤Ⅱ中试剂①是b（填代号）．
a．KMnO4　　　　　b．H2O2         c．Fe粉          d．KSCN
（2）步骤Ⅳ获得硫酸铜晶体，需要经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤等操作．
（3）高铁酸钾（K2FeO4）具有高效的消毒作用，为一种新型非氯高效消毒剂，它可以通过Fe（OH）3与NaCIO和NaOH的混合液制备，写出此离子方程式：2Fe（OH）3+3C1O-+4OH-=2FeO42-+3C1-+5H2O．在碱性锌电池中，用高铁酸钾作为正极材料，电池反应为：2K2FeO4+3Zn═Fe2O3+ZnO+2K2ZnO2　该电池正极发生的反应的电极反应式为：2FeO42ˉ+6eˉ+5H2O=Fe2O3+10OHˉ．
（4）步骤Ⅲ加入CuO目的是调节溶液的pH．查阅有关资料得到如下数据，常温下Fe（OH）3的溶度积常数Ksp=8.0×10-38，Cu（OH）2的溶度积常数Ksp=3.0×10-20，通常认为残留在溶液中的离子浓度小于1×10-5 mol•L-1时就认为沉淀完全．设溶液2中Cu2+的浓度为3.0mol•L-1．步骤Ⅲ加入CuO目的是调节溶液的pH，根据以上数据计算应调节溶液的pH范围是3.3≤pH＜4．（已知 lg5=0.7）
（5）测定硫酸铜晶体（CuSO4•xH2O）中结晶水的x值：称取2.4g硫酸铜晶体，加热至质量不再改变时，称量粉末的质量为1.6g．则计算得x=4.4（计算结果精确到0.1）．
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A．HCO3-+H2O?H3O++CO32-B．NH3+H2O?NH4++OH-
C．CO32-+2H2O?H2CO3+2OH-D．Al3++3H2O?Al（OH）3+3H+
3．Suzuki偶联反应在有机合成上有广泛应用．反应①如图1（Ph-代表苯基）：

化合物I可以由图2途径合成：

（1）化合物V的分子式为C9H8O2；1mol化合物I最多可跟4mol氢气反应．
（2）用键线式表示化合物IV的结构；
化合物V转化为化合物VI的反应类型为加成反应．
（3）写出化合物VI在NaOH溶液中共热的反应方程式．
（4）已知化合物Ⅶ是化合物V的同分异构体，其苯环上一溴代物有2种，且1molⅦ与足量银氨溶液反应生成4mol Ag，写出化合物Ⅶ的所有结构简式．
（5）化合物（）与化合物【】也能发生类似反应①的偶联反应，写出产物的结构简式．
4．乙酰苯胺是常用的医药中间体，可由苯胺与乙酸制备．反应的化学方程式如下：

有关化合物的物理性质见下表：
化合物密度（g．cm-3）溶解性熔点（℃）沸点（℃）
乙酸1.05易溶于水、乙醇17118
苯胺1.02微溶于水，易溶于乙醇-6184
乙酰苯胺-微溶于冷水，可溶于热水，易溶于乙醇114304
合成：
方案甲：采用装置甲（分馏柱的作用类似于石油分馏中的分馏塔）．在圆底烧瓶中加入5，0mL 苯胺、7.4mL乙酸，加热至沸，控制温度计读数100～105℃，保持液体平缓流出，反应40min后停止加热．将圆底烧瓶中的液体趁热倒入盛有100mL水的烧杯，冷却后有乙酰苯胺固体析出，过滤得粗产物．
方案乙：采用装置乙，加热回流，反应40min后停止加热．其余与方案甲相同．
提纯：甲乙两方案均采用重结晶方法．操作如下：
①加热溶解→②活性炭脱色→③趁热过滤→④冷却结晶→⑤过滤→⑥洗涤→⑦干燥
请回答：
（1）仪器a的名称是冷凝管，b处水流方向是出水（填“进水”或“出水”）．
（2）合成步骤中，乙酰苯胺固体析出后，过滤分离出粗产物．留在滤液中的主要物质是乙酸．
（3）提纯过程中的第③步，过滤要趁热的理由是防止温度降低导致乙酰苯胺析出，降低产率．
（4）提纯过程第⑥步洗涤，下列洗涤剂中最合适的是A．
A．蒸馏水      B．乙醇       C．5%Na2CO3溶液       D．饱和NaCl溶液
（5）从投料量分析，为提高乙酰苯胺产率，甲乙两种方案均采取的措施是乙酸过量；实验结果表明方案甲的产率较高，原因是方案甲将反应过程中生成的水蒸出，促进反应．

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