Question

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。以下是石膏轉化為硫酸鉀和氯化鈣的工藝流程示意圖。

（1）本工藝中所用的原料除CaSO₄·2H₂O、CaCO₃、H₂O外，還需要                   等原料。

（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：                   。

（3）過濾Ⅰ操作所得濾液是(NH₄)₂SO₄溶液。檢驗濾液中含有CO₃^2－的操作方法是：

_________________________________________________________________。

（4）若過濾I的濾液中的Ca²⁺濃度低于1.0×10^－5 mol·L^－1時可認為被沉淀完全。若要使Ca²⁺沉淀完全，則濾液中CO₃^2－離子的物質的量濃度不得低于                   。

（已知：K_sp(CaCO3)=5.0×10^－9）

（5）寫出蒸氨過程中的化學方程式                                              。

（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     。

a．熔點較低（29℃熔化）    b．能導電     c．能制冷     d．無毒

 

Answer 1

【答案】

（13分）

（1）KCl  NH₃ （2分，少寫1個或錯寫1個扣1分）

（2）CaSO₄＋CO₃^2－CaCO₃＋SO₄^2－（2分，離子符號錯，得0分，用等號也給分）

（3）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－(3分，每項1分，少一項扣1分)

（4）5.0×10^－4mol/L（2分，沒有寫單位扣1分）

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

（6）a d（2分，少1個或錯1個扣1分）

【解析】（1）觀察工藝流程圖可知，左側需要加入的CO₂、CaO是右側產生的CaCO₃熱分解的產物，而右側加入的KCl和NH₃也是需要消耗的原料；（2）石膏懸濁液中存在如下溶解平衡：CaSO₄(s)Ca²⁺+SO₄^2－，加入的（NH₄)₂CO₃是可溶性碳酸鹽，該溶液中的CO₃^2－與Ca²⁺易發生生成更難溶的碳酸鈣沉淀，即Ca²⁺+CO₃^2－=CaCO₃↓，減小生成物濃度使上述平衡右移，實現了沉淀的轉化，則總反應為CaSO₄＋CO₃^2－CaCO₃＋SO₄^2－；（3）CO₃^2－不僅能與Ca²⁺反應生成白色沉淀，而且與稀鹽酸或稀硫酸容易反應放出無色無味的氣體，這是CO₃^2－的特征反應，因此取少量濾液，加入適量鹽酸，若產生氣泡，說明濾液中存在碳酸根離子；（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，則c(CO₃^2－)= 5.0×10^－4mol·L^－1，為了使溶液中c(Ca²⁺)<1.0×10^－5 mol·L^－1，則c(CO₃^2－)≥5.0×10^－4mol·L^－1；（5）觀察工藝流程圖中蒸氨步驟可知，反應物為CaO、H₂O、NH₄Cl，生成物為CaCl₂•6H₂O、NH₃，反應條件為加熱，沒有元素化合價變化，不涉及氧化還原反應，設CaCl₂•6H₂O的系數為1，根據鈣原子、氯原子、氫原子守恒可得：CaO+2NH₄Cl+5H₂O=CaCl₂·6H₂O+2NH₃↑；（6）a項，熔點較低，溫度大于29℃時容易吸收熱量熔化，溫度小于29℃時容易凝固，故a正確；b項，酸、堿、鹽等化合物在水溶液里或熔融狀態下都能導電，金屬、合金、石墨等都能導電，CaCl₂•6H₂O固體時不能導電，故b錯誤；c項，雖然CaCl₂•6H₂O固體能吸收熱量，但是一定量CaCl₂•6H₂O固體能吸收熱量的能力并非很強，因而不能制冷，僅僅能儲熱，故c錯誤；d項，CaCl₂•6H₂O不是重金屬鹽，無毒，使用安全，故d正確。

考點：是物質制備工藝流程題，是近年高考的熱點題型，涉及所用原料的判斷、離子方程式和化學方程式的書寫、常見陰離子的檢驗方法、溶度積公式的計算或應用、解釋原因或依據等問題。