Question

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。以下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                   等原料。

（2）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：                   。

（3）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：

_________________________________________________________________。

（4）若过滤I的滤液中的Ca²⁺浓度低于1.0×10^－5 mol·L^－1时可认为被沉淀完全。若要使Ca²⁺沉淀完全，则滤液中CO₃^2－离子的物质的量浓度不得低于                   。

（已知：K_sp(CaCO3)=5.0×10^－9）

（5）写出蒸氨过程中的化学方程式                                              。

（6）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     。

a．熔点较低（29℃熔化）    b．能导电     c．能制冷     d．无毒

 

Answer 1

【答案】

（13分）

（1）KCl  NH₃ （2分，少写1个或错写1个扣1分）

（2）CaSO₄＋CO₃^2－CaCO₃＋SO₄^2－（2分，离子符号错，得0分，用等号也给分）

（3）用滴管取少量滤液于试管中，滴加盐酸，若产生气泡，证明滤液中含有CO₃^2－(3分，每项1分，少一项扣1分)

（4）5.0×10^－4mol/L（2分，没有写单位扣1分）

（5）CaO+2NH₄Cl+5H₂O=CaCl₂·6H₂O+2NH₃↑（2分，未配平或无“↑”或“Δ”共扣1分）

（6）a d（2分，少1个或错1个扣1分）

【解析】（1）观察工艺流程图可知，左侧需要加入的CO₂、CaO是右侧产生的CaCO₃热分解的产物，而右侧加入的KCl和NH₃也是需要消耗的原料；（2）石膏悬浊液中存在如下溶解平衡：CaSO₄(s)Ca²⁺+SO₄^2－，加入的（NH₄)₂CO₃是可溶性碳酸盐，该溶液中的CO₃^2－与Ca²⁺易发生生成更难溶的碳酸钙沉淀，即Ca²⁺+CO₃^2－=CaCO₃↓，减小生成物浓度使上述平衡右移，实现了沉淀的转化，则总反应为CaSO₄＋CO₃^2－CaCO₃＋SO₄^2－；（3）CO₃^2－不仅能与Ca²⁺反应生成白色沉淀，而且与稀盐酸或稀硫酸容易反应放出无色无味的气体，这是CO₃^2－的特征反应，因此取少量滤液，加入适量盐酸，若产生气泡，说明滤液中存在碳酸根离子；（4）CaCO₃(s)Ca²⁺+CO₃^2－，K_sp(CaCO3)= c(Ca²⁺)•c(CO₃^2－)=5.0×10^－9，若c(Ca²⁺)=1.0×10^－5 mol·L^－1，则c(CO₃^2－)= 5.0×10^－4mol·L^－1，为了使溶液中c(Ca²⁺)<1.0×10^－5 mol·L^－1，则c(CO₃^2－)≥5.0×10^－4mol·L^－1；（5）观察工艺流程图中蒸氨步骤可知，反应物为CaO、H₂O、NH₄Cl，生成物为CaCl₂•6H₂O、NH₃，反应条件为加热，没有元素化合价变化，不涉及氧化还原反应，设CaCl₂•6H₂O的系数为1，根据钙原子、氯原子、氢原子守恒可得：CaO+2NH₄Cl+5H₂O=CaCl₂·6H₂O+2NH₃↑；（6）a项，熔点较低，温度大于29℃时容易吸收热量熔化，温度小于29℃时容易凝固，故a正确；b项，酸、碱、盐等化合物在水溶液里或熔融状态下都能导电，金属、合金、石墨等都能导电，CaCl₂•6H₂O固体时不能导电，故b错误；c项，虽然CaCl₂•6H₂O固体能吸收热量，但是一定量CaCl₂•6H₂O固体能吸收热量的能力并非很强，因而不能制冷，仅仅能储热，故c错误；d项，CaCl₂•6H₂O不是重金属盐，无毒，使用安全，故d正确。

考点：是物质制备工艺流程题，是近年高考的热点题型，涉及所用原料的判断、离子方程式和化学方程式的书写、常见阴离子的检验方法、溶度积公式的计算或应用、解释原因或依据等问题。