Question

3．為減少工廠煙氣中的碳排放，某工廠嘗試用以下工藝流程進行固碳，并產生堿式碳酸鎂【Mg₂（OH）₂CO₃]

已知：①橄欖石的主要成分為Mg₂SiO₄
②Mg₂SiO₄（s）+4HCl（aq）?2MgCl（aq）+SiO₂（s）+2H₂O（l）△=-49.04kJ．mol^-1
（1）固碳時發生的主要反應的化學方程式為NaOH+CO₂=NaHCO₃ 或2NaOH+CO₂=Na₂CO₃+H₂O，也可用下列物質中的a c（填字母）進行固碳
a．Na₂CO₃；b．BaCl₂；c．NH₃•H₂O；d．NH₄HCO₃
（2）流程中將橄欖石磨碎后再進行溶解的目的是增大接觸面積，加快溶解速率，研究表明，用一定量一定濃度的鹽酸，在不同溫度時，測得溶解橄欖石的效率隨溫度變化情況如圖所示（時間都為120min），試分析90%橄欖石溶解效率開始降低的原因90℃、120min時，溶解達到平衡，而反應放熱，升溫平衡逆向移動，故溶解效率降低；
（3）上述流程制得的堿式碳酸鎂產品常含有少量雜質（NaCl和Fe₂O₃），為得到純凈的產品，將產品進行除鐵處理，再對產品進行洗滌，判斷A是否洗凈的操作為取少量最后一次的洗滌液，加硝酸酸化的硝酸銀溶液，若無沉淀產生，則已洗凈
（4）若該工廠排放煙氣的速率為22.4m³/min（已析換成標準狀況下），其中CO₂的體積分數為15%，則理論上此工廠1小時可制得堿式碳酸鎂1278kg．

Answer 1

分析 由流程可知，氯化鈉溶液電解得到氯氣、氫氣和氫氧化鈉溶液，利用氫氧化鈉溶液固碳，生成碳酸鹽，橄欖石的主要成分為Mg₂SiO₄，磨碎加入鹽酸溶解過濾得到濾液和碳酸鹽混合礦化得到堿式碳酸鎂，
（1）根據能和二氧化碳之間反應的物質能來固定二氧化碳來回答；
（2）依據影響反應速率因素分析判斷，升溫、增大濃度，增大接觸面積會提高反應速率；溫度對化學反應平衡移動的影響知識分析90%橄欖石溶解效率開始降低的原因；
（3）A是否洗凈是利用實驗檢驗最后一次洗滌液中是否含有氯離子，氯離子的檢驗用硝酸酸化的硝酸；
（4）理論上此工廠1小時排放煙氣22.4m³/min×60min，其中二氧化碳體積=22.4m³/min×60min×15%，據此計算二氧化碳物質的量，結合碳元素守恒計算堿式碳酸鎂的質量．

解答 解：（1）固碳時發生的主要反應的化學方程式為氫氧化鈉和二氧化碳反應生成碳酸氫鈉或生成碳酸鈉，反應的化學方程式為：NaOH+CO₂=NaHCO₃或寫為2NaOH+CO₂=Na₂CO₃+H₂O，所給的物質中，Na₂CO₃和NH₃•H₂O可以和二氧化碳之間反應，能用作“固碳”的試劑，
故答案為：NaOH+CO₂=NaHCO₃或2NaOH+CO₂=Na₂CO₃+H₂O；ac；
（2）為提高HC1溶液溶解橄欖石的效率，可采取的措施適當提高溫度，適當增大HCl溶液的濃度或攪拌或增大接觸面積等，程中將橄欖石磨碎后再進行溶解的目的是增大接觸面積，加快溶解速率，圖2中所示數據以及曲線變化知道，20min后，溶解達到平衡，而該反應是放熱，升溫，平衡逆向移動，則溶解效率降低，
故答案為：增大接觸面積，加快溶解速率；90℃、120min時，溶解達到平衡，而反應放熱，升溫平衡逆向移動，故溶解效率降低；
（3）判斷產品洗凈只需要檢驗洗滌液中不含有氯離子即可，氯離子的檢驗用硝酸酸化的硝酸銀，操作是：取少量最后一次的洗滌液，加硝酸酸化的硝酸銀溶液，如無沉淀產生，則已洗凈，
故答案為：取少量最后一次的洗滌液，加硝酸酸化的硝酸銀溶液，若無沉淀產生，則已洗凈；
（4）理論上此工廠1小時排放煙氣22.4m³/min×60min，其中二氧化碳體積=22.4m³/min×60min×15%，二氧化碳物質的量等于堿式碳酸鎂的物質的量=$\frac{22.4{m}^{3}/min×60min×15%×1000L/{m}^{3}}{22.4L/mol}$，堿式碳酸鎂的質量=$\frac{22.4{m}^{3}/min×60min×15%×1000L/{m}^{3}}{22.4L/mol}$×142g/mol=1278000g=1278kg，
故答案為：1278．

點評 本題考查了物質分離提純的分析判斷，主要是試劑選擇和過程分析判斷，離子檢驗方法，元素守恒的計算應用，掌握基礎是關鍵，題目難度中等．