Question

13．将磷肥生产中形成的副产物石膏（CaSO₄•2H₂O）转化为硫酸钾肥料和氯化钙水合物储热材料，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CaSO₄+CO₃^2-=CaCO₃↓+SO₄^2-．
（2）过滤I操作所得滤液是（NH₄）₂SO₄溶液．检验滤液中含有CO₃^2-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CO₃^2-，反之，则不含有CO₃^2-．
（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（CO₃^2-）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．

Answer 1

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CO₃^2-与酸反应生成二氧化碳进行检验；
（3）根据K_sp（CaCO₃）=c（Ca²⁺）×c（CO₃^2-）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+CO₃^2-=CaCO₃↓+SO₄^2-，
故答案为：NH₃；KCl；CaSO₄+CO₃^2-=CaCO₃↓+SO₄^2-；
（2）利用CO₃^2-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CO₃^2-，反之，则不含有CO₃^2-，
故答案为：取少量溶液，滴加稀盐酸，若有气泡产生则还含有CO₃^2-，反之，则不含有CO₃^2-；
（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K_sp（CaCO₃）=c（Ca²⁺）×c（CO₃^2-），可知溶液中c（CO₃^2-）＞$\frac{5.0×1{0}^{-9}}{1.0×1{0}^{-5}}$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．