题目内容

7.将磷肥生产巾形成的副产物石膏(CaSO4.2H2O)转化为硫酸钾肥料和氯化钙水台物储热材  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.如图所示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、CaCO3、H2O外,还需要的两种原料是NH3、KCl;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-.
(2)过滤I操作所得滤液是(NH4)2SO4溶液.检验滤液中含有CO32-的操作方法是取少量溶液,滴加稀盐酸,若有气泡产生则还含有CO32-,反之,则不含有CO32-;.
(3)过滤I的滤液中的Ca2+浓度低于1.0×10-5mol•L-1 时可认为被沉淀完全.若要使Ca2+沉淀完全,则滤液中c(CO32-)大于5.0×10-4mol/L.[已知:该温度下Ksp(CaCO3)=5.0×10-9]
(4)写出“蒸氨”过程中的化学方程式:CaO+NH4Cl+5H2O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl2.6H2O+2NH3↑.
(5)生产医用二水合氯化钙(CaCl2.2H2O)蒸发结晶要保持在160℃的原因是温度过高时CaCl2.2H2O会失去结晶水.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(填字母).
a.熔点29℃较低      b.能导电      c.能制冷      d.无毒.

分析 流程图分析:吸收环节NH3、CO2、H2O生成碳酸铵,碳酸铵和石膏悬浊液反应生成CaCO3、(NH4)2SO4,经过滤后分离,(NH4)2SO4和KCl的饱和溶液中,由于溶解度不同,析出K2SO4晶体,过滤分离得到NH4Cl和K2SO4,蒸氨环节的为CaO、H2O、NH4Cl生成为CaCl2.6H2O和NH3.
(1)由上述分析可知,原料除CaSO4.2H2O、CaCO3、H2O外,还需要的两种原料是氨气与氯化钾;
碳酸铵和石膏悬浊液反应生成CaCO3、(NH4)2SO4;
(2)利用CO32-与酸反应生成二氧化碳进行检验;
(3)根据Ksp(CaCO3)=c(Ca2+)×c(CO32-)计算;
(4)蒸氨环节的为CaO、H2O、NH4Cl生成为CaCl2.6H2O和NH3;
(5)温度过高时CaCl2.2H2O会失去结晶水;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,与能制冷,能导电无关.

解答 解:由流程图可知,吸收环节NH3、CO2、H2O生成碳酸铵,碳酸铵和石膏悬浊液反应生成CaCO3、(NH4)2SO4,经过滤后分离,(NH4)2SO4和KCl的饱和溶液中,由于溶解度不同,析出K2SO4晶体,过滤分离得到NH4Cl和K2SO4,蒸氨环节的为CaO、H2O、NH4Cl生成为CaCl2.6H2O和NH3.
(1)由上述分析可知,原料除CaSO4.2H2O、CaCO3、H2O外,还需要的两种原料是NH3与KCl;
碳酸铵和石膏悬浊液反应生成CaCO3、(NH4)2SO4,反应离子方程式为:CaSO4+CO32-=CaCO3↓+SO42-,
故答案为:NH3;KCl;CaSO4+CO32-=CaCO3↓+SO42-;
(2)利用CO32-与酸反应生成二氧化碳进行检验,具体操作为: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-,
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-;
(3)Ca2+浓度低于1.0×10-5mol•L-1 时可认为被沉淀完全,若要使Ca2+沉淀完全,根据Ksp(CaCO3)=c(Ca2+)×c(CO32-),可知溶液中c(CO32-)>$\frac{5.0×1{0}^{-9}}{1.0×1{0}^{-5}}$mol/L=5.0×10-4mol/L,
故答案为:5.0×10-4mol/L;
(4)蒸氨环节的为CaO、H2O、NH4Cl生成为CaCl2.6H2O和NH3,反应方程式为:CaO+NH4Cl+5H2O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl2.6H2O+2NH3↑,
故答案为:CaO+NH4Cl+5H2O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl2.6H2O+2NH3↑;
(5)温度过高时CaCl2.2H2O会失去结晶水,蒸发结晶要保持在160℃;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,吸收热量易熔化,且无毒,与能制冷,能导电无关,
故答案为:温度过高时CaCl2.2H2O会失去结晶水;ad.

点评 本题考查物质的制备方案、混合物分离提纯的综合应用.溶度积有关计算等,关键是理解工艺流程原理,侧重反应原理的分析及应用,题目难度中等.

练习册系列答案
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2.某学习小组依据反应:SO2(g)+Cl2(g)?SO2Cl2(g)△H<0,设计制备磺酰氯(SO2Cl2)的装置如图,有关信息如表所示.
 SO2Cl2Cl2SO2
熔点/℃-54.1-101-72.4
沸点/℃69.1-34.6-10
性质遇水发生
剧烈水解
  
(1)若用浓盐酸与二氧化锰为原料制取Cl2,反应的化学方程式为MnO2+4HCl(浓)$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl2+Cl2↑+2H2O.
(2)B仪器的作用是使挥发的产物SO2Cl2冷凝回流.
(3)为了便于混合物的分离且提高反应物的转化率,A装置的反应条件最好选择a.
a.冰水浴         b.常温         c.加热至69.1℃
(4)如果通入的Cl2或SO2含有水蒸气,氯气和二氧化硫可能发生反应的化学方程式为SO2+Cl2+2H2O=H2SO4+2HCl.
(5)实验时先通入干燥的Cl2将A装置中的空气赶走,再缓慢通入干燥的SO2,即发生反应.充分反应后,继续通入Cl2使装置中的SO2进入烧杯中被吸收.分离产物后,向获得的SO2Cl2中加水,出现白雾,振荡、静置得到无色溶液W.
①经分析SO2Cl2与H2O反应属于非氧化还原反应,写出该反应的化学方程式SO2Cl2+2H2O=H2SO4+2HCl.
②无色溶液W中的阴离子除含少量OH-外,还含有其它两种阴离子,检验溶液W中这两种阴离子方法是取少量W溶液于试管中,加入过量Ba(NO3)2溶液,有不溶于稀硝酸的白色沉淀产生,说明溶液中含有SO42-,过滤,向滤液中滴加HNO3酸化,再加入AgNO3溶液,产生白色沉淀,则说明溶液中有Cl-.
③反应完成后,在W溶液、烧杯中分别滴加过量的BaCl2溶液,均出现白色沉淀,此沉淀不溶于稀盐酸,经过滤、洗涤、干燥,称量得到的固体质量分别为Xg、Yg.计算SO2+Cl2?SO2Cl2反应中,SO2的转化率(用含X、Y的代数式表示).

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