Question

15．將磷肥生產(chǎn)中形成的副產(chǎn)物石膏（CaSO₄•2H₂O）轉(zhuǎn)化為硫酸鉀肥料和氯化鈣水合物儲熱材料，無論從經(jīng)濟效益、資源綜合利用還是從環(huán)境保護角度看都具有重要意義．以下是石膏轉(zhuǎn)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KCl、NH₃等原料．
（2）寫出石膏懸濁液中加入碳酸銨溶液后發(fā)生反應的離子方程式：CaSO₄+CO₃^2-=CaCO₃+SO₄^2-
（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：用滴管取少量濾液于試管中，滴加鹽酸，若產(chǎn)生氣泡，證明濾液中含有CO₃^2-．
（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(zhì)的量濃度不得低于5.0×^-4mol/L．
（已知：K_{sp（CaCO3）}=5.0×10^-9）
（5）轉(zhuǎn)化Ⅱ之所以能夠?qū)崿F(xiàn)的原因是硫酸鉀的溶解度小于硫酸銨．
（6）寫出蒸氨過程中的化學方程式CaO+2NH₄Cl+5H₂O=CaCl₂•6H₂O+2NH₃↑．
（7）氯化鈣結(jié)晶水合物（CaCl₂•6H₂O）是目前常用的無機儲熱材料，選擇的依據(jù)是ad
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(huán)節(jié)中發(fā)生2NH₃、CO₂、H₂O反應生成碳酸銨；轉(zhuǎn)化Ⅰ環(huán)節(jié)中發(fā)生碳酸銨和石膏懸濁液反應生成CaCO₃、（NH₄）₂SO₄，經(jīng)過濾后分離；轉(zhuǎn)化Ⅱ中（NH₄）₂SO₄和KCl的飽和溶液反應得到NH₄Cl和K₂SO₄，經(jīng)過濾Ⅱ分離出K₂SO₄；蒸氨環(huán)節(jié)中為CaO、H₂O、NH₄Cl生成為CaCl₂．6H₂O和NH₃．氨氣在流程中可循環(huán)使用，然后結(jié)合物質(zhì)的性質(zhì)及混合物分離提純來解答．

解答 解：由制備流程可知，吸收環(huán)節(jié)中發(fā)生2NH₃、CO₂、H₂O反應生成碳酸銨；轉(zhuǎn)化Ⅰ環(huán)節(jié)中發(fā)生碳酸銨和石膏懸濁液反應生成CaCO₃、（NH₄）₂SO₄，經(jīng)過濾后分離；轉(zhuǎn)化Ⅱ中（NH₄）₂SO₄和KCl的飽和溶液反應得到NH₄Cl和K₂SO₄，經(jīng)過濾Ⅱ分離出K₂SO₄；蒸氨環(huán)節(jié)中為CaO、H₂O、NH₄Cl生成為CaCl₂．6H₂O和NH₃．
（1）由流程涉及的物質(zhì)可知，本工藝中所用的原料除CaSO₄•2H₂O、CaCO₃、H₂O外，還需要KCl、NH₃，故答案為：KCl、NH₃；
（2）石膏懸濁液中加入碳酸銨溶液后發(fā)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）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(chǎn)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(chǎn)生氣泡，證明濾液中含有CO₃^2-；
（4）K_{sp（CaCO3）}=5.0×10^-9，要使Ca²⁺沉淀完全，則濾液中CO₃^2-離子的物質(zhì)的量濃度不得低于$\frac{5.0×1{0}^{-9}}{1.0×1{0}^{-5}}$=5.0×^-4mol/L，故答案為：5.0×^-4mol/L；
（5）轉(zhuǎn)化Ⅱ之所以能夠?qū)崿F(xiàn)的原因是硫酸鉀的溶解度小于硫酸銨，故答案為：硫酸鉀的溶解度小于硫酸銨；
（6）由流程圖轉(zhuǎn)化可知，原料為CaO、H₂O、NH₄Cl產(chǎn)物為CaCl₂．6H₂O和NH₃，反應為CaO+2NH₄Cl+5H₂O=CaCl₂•6H₂O+2NH₃↑，故答案為：CaO+2NH₄Cl+5H₂O=CaCl₂•6H₂O+2NH₃↑；
（7）氯化鈣結(jié)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(jié)晶水合物熔點低易熔化，且無毒，與易溶于水，與導電、制冷無關，
故答案為：ad．

點評 本題考查物質(zhì)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(cè)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．