Question

以地下卤水（主要含NaCl，还有少量Ca²⁺、Mg²⁺）为主要原料生产亚硫酸钠的新工艺如下，同时能得到用作化肥的副产品氯化铵。

已知以下四种物质的溶解度曲线图：

（1）“除杂”时，先加入适量石灰乳过滤除去Mg²⁺，再通入CO₂并用少量氨水调节pH过滤除去Ca²⁺，“废渣”的主要成分为             、           。
（2）“滤渣1”的化学式为             。
（3）在“滤液1”中加入盐酸的目的是                    。“滤渣2”的化学式为        。
（4）已知H₂CO₃和H₂SO₃的电离常数如下表，“通入SO₂”反应的化学方程式为                       。

物质	电离常数（25℃）
H2CO3	K1=4.4X10－7  K2=4.7X10－11
H2SO3	K1=1.23X10－2   K2=5.6X10－8

 

Answer 1

（16分）（1）Mg (OH)₂（2分）    CaCO₃（2分）
（2）NaHCO₃（3分）
（3）除去HCO₃^－（3分，多答“使更多的Na⁺形成NaCl析出，提高NH₄Cl的纯度”不扣分）   NaCl（3分）
（4）NaHCO₃+SO₂ = NaHSO₃+ CO₂（3分）

试题分析：（1）依题意，除杂步骤涉及的反应为Ca(OH)₂+Mg²⁺=Mg(OH)₂+Ca²⁺，CO₂+2NH₃?H₂O=2NH₄⁺+CO₃^2－+H₂O，Ca²⁺+CO₃^2－=CaCO₃↓，则废渣的主要成分是Mg(OH)₂、CaCO₃；（2）由溶解度曲线可知，NaHCO₃的溶解度最小，最先达到饱和，则NH₄HCO₃与饱和NaCl具备发生复分解反应发生的条件，即NH₄HCO₃+NaCl=NaHCO₃↓+NH₄Cl，因此滤渣1的主要成分是NaHCO₃；（3）过滤后滤液1中的主要成分是NaCl、NH₄Cl、NaHCO₃，氯化纳和氯化铵都不能与盐酸反应，而碳酸氢钠与盐酸能反应，即HCO₃^－+H⁺=CO₂↑+H₂O，因此加入足量盐酸能除去HCO₃^－，提高NH₄Cl的纯度；由溶解度曲线可知，热溶液中NaCl的溶解度小于NH₄Cl，因此蒸发浓缩、趁热过滤得到的滤渣2为NaCl，而滤液则含有NH₄Cl、NaCl；由于NH₄Cl的溶解度随温度降低明显减小，而NaCl的溶解度随温度降低无明显变化，则蒸发浓缩、冷却结晶可制备NH₄Cl晶体；（4）滤渣1为NaHCO₃，根据表中的电离常数可知电离程度：H₂SO₃>H₂CO₃>HSO₃^－>HCO₃^－，根据复分解反应发生的条件可知，通入SO₂的反应为NaHCO₃+SO₂=NaHSO₃+CO₂，不可能为2NaHCO₃+SO₂=Na₂SO₃+2CO₂+H₂O，因为CO₂+H₂O+Na₂SO₃= NaHSO₃+NaHCO₃。