Question

10．CMA（醋酸鈣和醋酸鎂固體的混合物）是高速公路的綠色融雪劑．以生物質廢液--木醋液（主要成分為乙酸，還含有少量甲醇等雜質）及白云石（主要成分為MgC0₃．CaC0₃，還含有SiO₂等雜質）為原料生產CMA的工藝流程如圖1

（1）將白云石研碎的目的是增大接觸面積，加快反應速率．
（2）步驟①中發生反應的離子方程式為MgCO₃•CaCO₃+4CH₃COOH=Ca²⁺+Mg²⁺+4CH₃COO^-+2CO₂↑+2H₂O
（3）濾渣1的主要成分為Si0₂（填化學式）．
（4）步驟④中加入MgO的作用是調節鈣鎂的比例和除去過量的乙酸
（5）已知CMA中鈣、鎂的物質的量之比與出水率（與融雪效果成正比）的關系如圖2所示，則$\frac{n（Ca）}{n（Mg）}$為0.4時，融雪效果最好．
（6）若反應過程中消耗3molCH₃COOH，且CMA的質量為221g，則CMA中醋酸鈣和醋酸鎂的物質的量之比為1：2．

Answer 1

分析 根據流程圖可知，白云石（主要成分MgCO₃•CaCO₃，含SiO₂等雜質）與木醋液（主要成分乙酸）反應生成醋酸鈣和醋酸鎂，過濾得濾渣1為二氧化硅，濾液中主要溶質是醋酸鈣和醋酸鎂，加入活性碳脫色，再加入氧化鎂，調節溶液中n（Ca）：n（Mg）的值，過濾，除去混合液中固體雜質，得醋酸鈣和醋酸鎂溶液，將濾液蒸發結晶、過濾、洗滌及干燥得CMA，據此答題．
（1）“研磨”可以增大反應物之間的接觸面積，反應速度快且充分；
（2）由工藝流程可知，步驟①中發生反應本質為碳酸鎂、碳酸鈣分別與乙酸的反應；
（3）步驟②所得濾渣1的主要成分為二氧化硅，化學式為SiO₂；
（4）金屬氧化物MgO能與酸反應產生鹽和水，所以加入MgO的作用是除去過量的乙酸；
（5）根據如圖2所示鈣、鎂的物質的量之比與出水率（與融雪效果成正比）關系分析；
（6）若反應過程中消耗3molCH₃COOH，且CMA的質量為221g，則根據乙酸根守恒、質量守恒分析解答．

解答 解：（1）“研磨”可以增大反應物之間的接觸面積，反應充分速度快，
故答案為：增大接觸面積，加快反應速率；
（2）根據上面的分析可知，步驟①發生的反應離子方程式為 MgCO₃•CaCO₃+4CH₃COOH=Ca²⁺+Mg²⁺+4CH₃COO^-+2CO₂↑+2H₂O，
故答案為：MgCO₃•CaCO₃+4CH₃COOH=Ca²⁺+Mg²⁺+4CH₃COO^-+2CO₂↑+2H₂O；
（3）白云石與木醋液反應生成醋酸鈣和醋酸鎂，二氧化硅與乙酸不反應，所以步驟②所得濾渣1的主要成分為二氧化硅，化學式為SiO₂，
故答案為：SiO₂；
（4）金屬氧化物MgO能與乙酸反應產生乙酸鎂和水．所以加入MgO的作用是除去過量的乙酸，
故答案為：除去過量的乙酸；
（5）根據如圖2所示鈣、鎂的物質的量之比與出水率（與融雪效果成正比）關系，可知，當n（Ca）：n（Mg）為0.4時，出水率最高為1，所以則$\frac{n（Ca）}{n（Mg）}$=0.4時，融雪效果最好，故答案為：0.4；
（6）CMA（醋酸鈣和醋酸鎂固體的混合物），CMA的質量為221g，設（CH₃COO）Ca、（CH₃COO）Mg的物質的量分別為x、y，則158x+142y=221g，2x+2y=3mol，解得：x=0.5mol，y=1mol，則CMA中醋酸鈣和醋酸鎂的物質的量之比為1：2，
故答案為：1：2．

點評 本題考查CMA的工藝流程，側重考查學生閱讀題目獲取信息能力、對工藝流程的理解、物質分離提純與條件控制等，綜合性較強，題目難度中等，需要學生具備扎實的基礎知識與綜合運用知識、信息進行解決問題的能力．