Question

10．CMA（醋酸钙和醋酸镁固体的混合物）是高速公路的绿色融雪剂．以生物质废液--木醋液（主要成分为乙酸，还含有少量甲醇等杂质）及白云石（主要成分为MgC0₃．CaC0₃，还含有SiO₂等杂质）为原料生产CMA的工艺流程如图1

（1）将白云石研碎的目的是增大接触面积，加快反应速率．
（2）步骤①中发生反应的离子方程式为MgCO₃•CaCO₃+4CH₃COOH=Ca²⁺+Mg²⁺+4CH₃COO^-+2CO₂↑+2H₂O
（3）滤渣1的主要成分为Si0₂（填化学式）．
（4）步骤④中加入MgO的作用是调节钙镁的比例和除去过量的乙酸
（5）已知CMA中钙、镁的物质的量之比与出水率（与融雪效果成正比）的关系如图2所示，则$\frac{n（Ca）}{n（Mg）}$为0.4时，融雪效果最好．
（6）若反应过程中消耗3molCH₃COOH，且CMA的质量为221g，则CMA中醋酸钙和醋酸镁的物质的量之比为1：2．

Answer 1

分析 根据流程图可知，白云石（主要成分MgCO₃•CaCO₃，含SiO₂等杂质）与木醋液（主要成分乙酸）反应生成醋酸钙和醋酸镁，过滤得滤渣1为二氧化硅，滤液中主要溶质是醋酸钙和醋酸镁，加入活性碳脱色，再加入氧化镁，调节溶液中n（Ca）：n（Mg）的值，过滤，除去混合液中固体杂质，得醋酸钙和醋酸镁溶液，将滤液蒸发结晶、过滤、洗涤及干燥得CMA，据此答题．
（1）“研磨”可以增大反应物之间的接触面积，反应速度快且充分；
（2）由工艺流程可知，步骤①中发生反应本质为碳酸镁、碳酸钙分别与乙酸的反应；
（3）步骤②所得滤渣1的主要成分为二氧化硅，化学式为SiO₂；
（4）金属氧化物MgO能与酸反应产生盐和水，所以加入MgO的作用是除去过量的乙酸；
（5）根据如图2所示钙、镁的物质的量之比与出水率（与融雪效果成正比）关系分析；
（6）若反应过程中消耗3molCH₃COOH，且CMA的质量为221g，则根据乙酸根守恒、质量守恒分析解答．

解答 解：（1）“研磨”可以增大反应物之间的接触面积，反应充分速度快，
故答案为：增大接触面积，加快反应速率；
（2）根据上面的分析可知，步骤①发生的反应离子方程式为 MgCO₃•CaCO₃+4CH₃COOH=Ca²⁺+Mg²⁺+4CH₃COO^-+2CO₂↑+2H₂O，
故答案为：MgCO₃•CaCO₃+4CH₃COOH=Ca²⁺+Mg²⁺+4CH₃COO^-+2CO₂↑+2H₂O；
（3）白云石与木醋液反应生成醋酸钙和醋酸镁，二氧化硅与乙酸不反应，所以步骤②所得滤渣1的主要成分为二氧化硅，化学式为SiO₂，
故答案为：SiO₂；
（4）金属氧化物MgO能与乙酸反应产生乙酸镁和水．所以加入MgO的作用是除去过量的乙酸，
故答案为：除去过量的乙酸；
（5）根据如图2所示钙、镁的物质的量之比与出水率（与融雪效果成正比）关系，可知，当n（Ca）：n（Mg）为0.4时，出水率最高为1，所以则$\frac{n（Ca）}{n（Mg）}$=0.4时，融雪效果最好，故答案为：0.4；
（6）CMA（醋酸钙和醋酸镁固体的混合物），CMA的质量为221g，设（CH₃COO）Ca、（CH₃COO）Mg的物质的量分别为x、y，则158x+142y=221g，2x+2y=3mol，解得：x=0.5mol，y=1mol，则CMA中醋酸钙和醋酸镁的物质的量之比为1：2，
故答案为：1：2．

点评 本题考查CMA的工艺流程，侧重考查学生阅读题目获取信息能力、对工艺流程的理解、物质分离提纯与条件控制等，综合性较强，题目难度中等，需要学生具备扎实的基础知识与综合运用知识、信息进行解决问题的能力．