Question

【题目】以磷石膏（主要成分是CaSO4，含少量的Al2O3、SiO2等杂质）为原料制备Na2SO4、CaBr2·2H2O和NH4Cl等产品的工艺流程如下：

请回答：

（1） 反应釜1中的浸出率与加料速度、反应温度的关系如下图所示：

①反应的最佳条件为________。

②其它条件相同时，浸出率随反应温度先升后降的原因是________。

（2） 实验室里模拟上述煅烧操作，下列仪器中有用到的是________。

A 瓷坩埚 B 铁坩埚

C 酒精灯 D 酒精喷灯

（3） 反应釜2中进行的反应是________。

（4） 反应釜3中完成反应后，分离硫酸钠、氯化铵的操作：在90℃左右蒸发浓缩至较多晶体析出→________得到Na2SO4粗品；同时，将热滤液________→得NH4Cl粗品（Na2SO4、NH4Cl的溶解度如图所示）。

Answer 1

【答案】加料速度为36 g·min1、反应温度为40℃ （温度低于40℃反应速率慢）温度在30～40℃时，温度越高反应速率越快；高于40℃（NH4）2CO3受热分解 BD 3CaO＋2NH3·H2O＋3Br2=3CaBr2＋N2＋5H2O或3CaO＋2NH3＋3Br2=3CaBr2＋N2＋3H2O 趁热过滤 冷却至35℃左右、趁热过滤或冷却至35～40℃过滤

【解析】

（1）根据图象找出硫酸根离子浸出率最高的加料速度和温度；

（2）根据温度对反应速率的影响和温度对碳酸铵的影响分析；

（3）根据煅烧碳酸钙时不能与容器反应分析使用的容器，根据煅烧的温度选择加热仪器。

（4）根据已给反应物分析反应产物，根据元素化合价变化分析。

（5）物质的溶解度变化曲线分析分离提纯的方法。

(1) ①从图分析，加料速度为36 g·min1、反应温度为40℃时硫酸根离子浸出率最高，为最佳条件；

②反应釜1中加入碳酸铵，随着温度升高，（温度低于40℃反应速率慢）温度在30～40℃时，反应速率越快硫酸根离子浸出率升高；高于40℃（NH4）2CO3受热分解，硫酸根离子的浸出率降低；

(2)因为是煅烧碳酸钙，其与瓷坩埚中的二氧化硅反应，所以选择铁坩埚，煅烧需要较高的温度，选择酒精喷灯，故选BD；

(3).碳酸钙煅烧后生成氧化钙和二氧化碳，加入氨水和溴反应生成溴化钙，因为溴元素化合价降低，所以有氮元素化合价升高生成氮气，方程式为： 3CaO＋2NH3·H2O＋3Br2=3CaBr2＋N2＋5H2O或3CaO＋2NH3＋3Br2=3CaBr2＋N2＋3H2O；

(4)根据氯化铵和硫酸钠的溶解度曲线分析，随着温度升高，硫酸钠的溶解度降低，而氯化铵的溶解度升高，所以在在90℃左右蒸发浓缩至较多晶体析出趁热过滤得到硫酸钠晶体，滤液冷却至35℃左右、趁热过滤或冷却至35～40℃过滤可得到氯化铵晶体。