Question

13．將磷肥生產中形成的副產物石膏（CaSO₄•2H₂O）轉化為硫酸鉀肥料和氯化鈣水合物儲熱材料．無論從經濟效益、資源綜合利用還是從環境保護角度看都具有重要意義．下圖為石膏轉化為硫酸鉀和氯化鈣的工藝流程示示意圖．

（1）過濾I操作所得固體中，除CaCO₃外還含有CaSO₄ （填化學式）等物質，該固體可用作生產水泥的原料．
（2）寫出石膏懸濁液中加入碳酸銨溶液后發生反應的離子方程式：CaSO₄+CO₃^2-=CaCO₃+SO₄^2-；
（3）本工藝中所用的原料除CaSO₄•2H₂O，KCl外，還需要CaCO₃（或CaO）、NH₃、H₂O等原料．
（4）過濾I操作所得濾液是（NH₄）₂SO₄溶液．檢驗濾液中含有CO₃^2-的方法是用滴管取少量濾液于試管中，滴加鹽酸，若產生氣泡，證明濾液中含有CO₃^2-；
（5）已知不同溫度下K₂SO₄在100g水中達到飽和時溶解的量如下表：

溫度（℃）	0	20	60
K2SO4溶解的量（g）	7.4	11.1	18.2

60℃時K₂SO₄的飽和溶液591g冷卻到0℃，可析出K₂SO₄晶體54 g．
（6）氯化鈣結晶水合物（CaCl₂•6H₂O）是目前常用的無機儲熱材料，選擇的依據是ad （填序號）．
a．熔點較低（29℃熔化）   b．能導電
c．能制冷              d．無毒．

Answer 1

分析 由制備流程可知，吸收環節中發生2NH₃、CO₂、H₂O反應生成碳酸銨；轉化Ⅰ環節中發生碳酸銨和石膏懸濁液反應生成CaCO₃、（NH₄）₂SO₄，經過濾后分離；轉化Ⅱ中（NH₄）₂SO₄和KCl的飽和溶液反應得到NH₄Cl和K₂SO₄，經過濾Ⅱ分離出K₂SO₄；蒸氨環節中為CaO、H₂O、NH₄Cl生成為CaCl₂．6H₂O和NH₃．氨氣在流程中可循環使用，然后結合物質的性質及混合物分離提純來解答．

解答 解：（1）CaSO₄微溶且為懸濁液，故過濾Ⅰ操作所得固體中，除CaCO₃外還主要含有過量微溶的CaSO₄，故答案為：CaSO₄；
（2）石膏懸濁液中加入碳酸銨溶液后發生反應的離子方程式為CaSO₄+CO₃^2-=CaCO₃+SO₄^2-，故答案為：CaSO₄+CO₃^2-=CaCO₃+SO₄^2-；
（3）由流程圖可知，吸收環節：2NH₃+CO₂+H₂O生成碳酸銨；轉化Ⅰ環節：碳酸銨和石膏懸濁液反應生成CaCO₃+（NH₄）₂SO₄，經過濾后分離；轉化Ⅱ：（NH₄）₂SO₄和KCl的飽和溶液反應得到NH₄Cl和K₂SO₄經過濾Ⅱ分離；蒸氨環節的為CaO、H₂O、NH₄Cl生成為CaCl₂．6H₂O和NH₃．
故答案為：CaCO₃（或CaO）、NH₃、H₂O；
（4）碳酸根離子與酸反應能生成二氧化碳，則可以用稀鹽酸來驗證碳酸根離子，方法為用滴管取少量濾液于試管中，滴加鹽酸，若產生氣泡，證明濾液中含有CO₃^2-，
故答案為：用滴管取少量濾液于試管中，滴加鹽酸，若產生氣泡，證明濾液中含有CO₃^2-；
（5）根據圖表不同溫度下的溶解度，結合飽和溶液質量之比等于析出晶體質量之比計算，（100+18.2）：（18.2-7.4）=591：x
x=54g，
故答案為：54；
（6）氯化鈣結晶水合物（CaCl₂•6H₂O）是目前常用的無機儲熱材料，是因為氯化鈣結晶水合物熔點低易熔化，且無毒，與易溶于水，能導電無關，
故答案為：ad．

點評 本題考查物質的制備及混合物分離提純的綜合應用，為高頻考點，把握制備流程中的反應及混合物分離方法為解答的關鍵，側重分析、推斷及實驗能力的綜合考查，注意反應原理的分析及應用，題目難度中等．