Question

17．冬日，雪花漫舞，给人带来美的享受，但降雪却会导致道路通行问题．现有一种高速公路的绿色融雪剂-CMA（醋酸钙、醋酸镁固体的混合物），其生产常以白云石（主要成分MgC0₃•CaC0₃，含Si0₂等杂质）和生物质废液--木醋液（主要成分乙酸，以及少量的甲醇、苯酚、焦油等杂质）等为原料，流程如图1：

（1）步骤①发生的反应离子方程式为MgCO₃•CaCO₃+4CH₃COOH=Ca²⁺+Mg²⁺+4CH₃COO^-+2CO₂↑+2H₂O．
（2）滤渣1的主要成分与NaOH溶液反应的热化学方程式为Si0₂（s）+2NaOH（aq）=Na₂SiO₃（aq）+H₂O（l），△H=-2QkJ/mol（己知lmol NaOH发生反应时放出热量为QkJ）；步骤②所得滤液常呈褐色，分析可知其原因主要是木醋液中含有少量的有色的焦油以及实验过程中苯酚被空气中氧气氧化最终产生褐色物质．
（3）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）关系如图2所示，步骤④的目的除调节
n（Ca）：n（Mg） 约为3：7（选填：1：3； 1：2； 3：7； 2：3）外，另一目的是除去过量的乙酸．

（4）步骤⑥包含的操作有蒸发结晶、过滤、洗涤及干燥．
（5）取akg含MgC0₃•CaC0₃质量分数为b%的白云石，经过上述流程制备CMA．已知MgC0₃'•CaC0₃的损失率为
c%，步骤④之后到产品CMA的损失率为d%，则结合（3）可知所得产品质量约为（$\frac{a×b%（1-c%）×158}{184}+\frac{a×b%×（1-c%）×\frac{7}{3}×142}{184}$）×（1-d%）kg（请用含相关字母的计算式表达，不必化简）．

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，
（1）步骤①MgCO₃•CaCO₃与CH₃COOH的反应生成醋酸钙和醋酸镁；
（2）己知lmol NaOH与二氧化硅发生反应时放出热量为QkJ，则反应的热化学方程式为Si0₂（s）+2NaOH（aq）=Na₂SiO₃（aq）+H₂O（l），△H=-2QkJ/mol，
步骤②所得滤液常呈褐色，颜色除与木醋液中含有少量的有色的焦油有关外，产生颜色的另一主要原因是实验过程中苯酚被空气中氧气氧化最终产生褐色物质；
（3）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）约为3：7时，出水率最高；
（4）根据上面的分析可知，步骤⑥包含的操作有 蒸发结晶、过滤、洗涤及干燥；
（5）取akg含MgC0₃•CaC0₃质量分数为b%的白云石，经过上述流程制备CMA．已知MgC0₃'•CaC0₃的损失率为c%，则可得n（Ca（CH₃COO）₂）=$\frac{a×b%（1-c%）}{184}×1{0}^{3}$mol，
n（Mg（CH₃COO）₂）=$\frac{a×b%（1-c%）}{184}×1{0}^{3}$×$\frac{7}{3}$mol，
步骤④之后到产品CMA的损失率为d%，以此计算产量．

解答 解：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，
（1）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；
（2）己知lmol NaOH与二氧化硅发生反应时放出热量为QkJ，则反应的热化学方程式为Si0₂（s）+2NaOH（aq）=Na₂SiO₃（aq）+H₂O（l），△H=-2QkJ/mol，
步骤②所得滤液常呈褐色，颜色除与木醋液中含有少量的有色的焦油有关外，产生颜色的另一主要原因是实验过程中苯酚被空气中氧气氧化最终产生褐色物质，
故答案为：Si0₂（s）+2NaOH（aq）=Na₂SiO₃（aq）+H₂O（l），△H=-2QkJ/mol；实验过程中苯酚被空气中氧气氧化最终产生褐色物质；
（3）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）约为3：7时，出水率最高，所以步骤④的目的除调节n（Ca）：n（Mg）约为3：7，步骤④中加入氧化镁的目的是调节钙、镁离子的物质的量之比，除去过量的乙酸，
故答案为：3：7；除去过量的乙酸；
（4）根据上面的分析可知，步骤⑥包含的操作有 蒸发结晶、过滤、洗涤及干燥，
故答案为：蒸发结晶；
（5）取akg含MgC0₃•CaC0₃质量分数为b%的白云石，经过上述流程制备CMA．已知MgC0₃'•CaC0₃的损失率为c%，则可得n（Ca（CH₃COO）₂）=$\frac{a×b%（1-c%）}{184}×1{0}^{3}$mol，
n（Mg（CH₃COO）₂）=$\frac{a×b%（1-c%）}{184}×1{0}^{3}$×$\frac{7}{3}$mol，
步骤④之后到产品CMA的损失率为d%，
则可知所得产品质量约为 （$\frac{a×b%（1-c%）×158}{184}+\frac{a×b%×（1-c%）×\frac{7}{3}×142}{184}$）×（1-d%），
故答案为：（$\frac{a×b%（1-c%）×158}{184}+\frac{a×b%×（1-c%）×\frac{7}{3}×142}{184}$）×（1-d%）．

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．