题目内容

【题目】轻质碳酸钙(CaCO3)是一种重要的化工产品,广泛应用于油漆、塑料、橡胶和造纸等工业。一种以低品位石灰石(含CaCO3、MnCO3、Fe2O3及A12O3)为原料生产高纯度轻质碳酸钙的循环工艺流程如图:

回答下列问题:

(1)气体A为:______,滤渣的主要成分是______。

(2)“沉钙”过程中发生的化学反应方程式为______。

(3)在NH4C1尾液中加入氧化镁并加热,发生反应的离子方程式为______。

(4)“系列操作”包含有:______。

(5)氧化镁可以在尾液处理中循环使用,______和_______可循环使用于石灰石制备轻质碳酸钙的过程中。

(6)轻质碳酸钙的工业生产还可以使用“石灰碳化法”:用高品位石灰石焙烧制得生石灰,生石灰消化制得氢氧化钙,再通入二氧化碳制得碳酸钙;本题工艺流程与“石灰碳化法,相比,优点是:______,______。

【答案】CO2 Fe(OH)3、A1(OH)3、Mn(OH)2 CaCl2+(NH4)2CO3=CaCO3↓+2NH4Cl MgO+2NH4+=Mg2++H2O+2NH3↑ 加热蒸发、煅烧 HCl NH3 能耗低 对石灰石纯度要求不高

【解析】

根据流程:低品位石灰石(含CaCO3、MnCO3、Fe2O3及A12O3)用盐酸酸溶,气体A为二氧化碳,用水吸收与氨气反应生成碳酸铵便于下一步的沉钙反应,向粗制的氯化钙溶液中通入氨气,除去Fe3+,A13+,Mn2+,过滤得到滤渣的主要成分是Fe(OH)3、A1(OH)3、Mn(OH)2,将滤液CaCl2溶液进行沉钙反应,反应为:CaCl2+2NH3+CO2+H2O = CaCO3↓ + 2NH4Cl;得到碳酸钙沉淀和氯化铵,过滤,洗涤,干燥得到轻质碳酸钙,氯化铵与氧化镁反应生成氯化镁、氨气、水,气体B为氨气,氯化镁加热蒸发,水解生成氢氧化镁和HCl,加热时HCl挥发促进水解,气体C为氯化氢,最终生成氢氧化镁,焙烧得MgO。

⑴低品位石灰石(含CaCO3、MnCO3、Fe2O3及A12O3),CaCO3、MnCO3、Fe2O3及A12O3分别与盐酸发生复分解反应生成二氧化碳气体;向粗制的氯化钙溶液中通入氨气,除去Fe3+,A13+,Mn2+,滤渣为它们的沉淀物。

⑵“沉钙”过程中氯化钙与碳酸铵发生复分解反应得到碳酸钙沉淀和氯化铵。

⑶氯化铵为强酸弱碱盐,水解溶液呈酸性,氯化铵中加入氧化镁并加热,反应生成氯化镁、氨气和水。

⑷氯化镁加热蒸发,水解生成氢氧化镁和HCl,加热时HCl挥发促进水解,气体C为氯化氢,最终生成氢氧化镁,焙烧得MgO。

⑸在尾液处理中氧化镁与氯化铵反应生成的氨气可以循环使用,氯化镁加热蒸发,水解生成氢氧化镁和HCl,氯化氢可以循环使用。

⑹石灰碳化法,高温分解需消耗高能量,高品位石灰石要求石灰石纯度高,据此分析解答。

⑴低品位石灰石(含CaCO3、MnCO3、Fe2O3及A12O3)用盐酸酸溶,CaCO3、MnCO3、Fe2O3及A12O3分别与盐酸发生复分解反应离子方程式为:CaCO3+2H+=H2O+CO2↑+Ca2+,MnCO3+2H+=H2O+CO2↑+Mn2+,Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O,A12O3+6H+=2A13++3H2O,所以气体A为:CO2,向粗制的氯化钙溶液中通入氨气,除去Fe3+,A13+,Mn2+,过滤得到滤渣的主要成分是Fe(OH)3、A1(OH)3、Mn(OH)2;故答案为:CO2;Fe(OH)3、A1(OH)3、Mn(OH)2。

⑵气体A为:CO2,用水吸收氨气和二氧化碳生成碳酸铵,“沉钙”过程中氯化钙与碳酸铵发生复分解反应:CaCl2+(NH4)2CO3=CaCO3↓+2NH4Cl得到碳酸钙沉淀和氯化铵;故答案为:CaCl2+(NH4)2CO3=CaCO3↓+2NH4Cl。

⑶氯化铵为强酸弱碱盐,水解溶液呈酸性,水解吸热,氯化铵中加入氧化镁并加热,反应MgO+2NH4+=Mg2++H2O+2NH3↑;故答案为:MgO+2NH4+=Mg2++H2O+2NH3↑。

⑷镁的氯化物在溶液溶液中水解生成氢氧化镁和HCl,氯化镁加热蒸发,水解生成氢氧化镁和HCl,加热时HCl挥发促进水解,气体C为氯化氢,最终生成氢氧化镁,焙烧得MgO,系列操作”包含有加热蒸发、煅烧;故答案为:加热蒸发、煅烧。

⑸氯化镁加热蒸发,水解生成氢氧化镁和HCl,气体C为氯化氢,溶于水为盐酸,可用于溶解低品位石灰石,氯化铵中加入氧化镁并加热,反应生成氯化镁、氨气和水;向粗制的氯化钙溶液中通入氨气,除去Fe3+,A13+,Mn2+,所以HCl、NH3可循环使用于石灰石制备轻质碳酸钙的过程中;故答案为:HCl、NH3。

⑹轻质碳酸钙的工业生产以低品位石灰石(含CaCO3、MnCO3、Fe2O3及A12O3)为原料生产高纯度轻质碳酸钙,石灰石要求石灰石纯度不高,生产过程无耗能,而石灰碳化法,高温分解需消耗高能量,高品位石灰石要求石灰石纯度高,故本题工艺流程与“石灰碳化法,相比,优点是:能耗低、对石灰石纯度要求不高;故答案为:能耗低、对石灰石纯度要求不高。

练习册系列答案
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②在同一温度下用CO还原CoO(s),平衡后气体中CO的物质的量分数为0.0192。

根据上述实验结果判断,还原CoO(s)为Co(s)的倾向是CO_________H2(填“大于”或“小于”)。

(2)721 ℃时,在密闭容器中将等物质的量的CO(g)和H2O(g)混合,采用适当的催化剂进行反应,则平衡时体系中H2的物质的量分数为_________(填标号)。

A.<0.25 B.0.25 C.0.25~0.50 D.0.50 E.>0.50

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