Question

15．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(huán)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KClNH₃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-離子的物質的量濃度不得低于5.0×10^-4mol/L．（已知：K_{sp（CaCO3）}=5.0×10^-9）
（5）寫出蒸氨過程中的化學方程式CaO+2NH₄Cl+5H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂•6H₂O+2NH₃↑．

Answer 1

分析 流程圖分析：吸收環(huán)節(jié)NH₃、CO₂、H₂O生成碳酸銨，碳酸銨和石膏懸濁液反應生成CaCO₃、（NH₄）₂SO₄，經過濾后分離，（NH₄）₂SO₄和KCl的飽和溶液中，由于溶解度不同，析出K₂SO₄晶體，過濾分離得到NH₄Cl和K₂SO₄，蒸氨環(huán)節(jié)的為CaO、H₂O、NH₄Cl生成為CaCl₂．6H₂O和NH₃．
（1）由上述分析可知，原料除CaSO₄.2H₂O、CaCO₃、H₂O外，還需要的兩種原料是氨氣與氯化鉀；
（2）碳酸銨和石膏懸濁液反應生成CaCO₃、（NH₄）₂SO₄；
（3）利用CO₃^2-與酸反應生成二氧化碳進行檢驗；
（4）根據(jù)K_sp（CaCO₃）=c（Ca²⁺）×c（CO₃^2-）計算；
（5）蒸氨環(huán)節(jié)的為CaO、H₂O、NH₄Cl生成為CaCl₂．6H₂O和NH₃．

解答 解：由流程圖可知，吸收環(huán)節(jié)NH₃、CO₂、H₂O生成碳酸銨，碳酸銨和石膏懸濁液反應生成CaCO₃、（NH₄）₂SO₄，經過濾后分離，（NH₄）₂SO₄和KCl的飽和溶液中，由于溶解度不同，析出K₂SO₄晶體，過濾分離得到NH₄Cl和K₂SO₄，蒸氨環(huán)節(jié)的為CaO、H₂O、NH₄Cl生成為CaCl₂．6H₂O和NH₃．
（1）由上述分析可知，原料除CaSO₄.2H₂O、CaCO₃、H₂O外，還需要的兩種原料是NH₃與KCl，
故答案為：KCl、NH₃；
（2）碳酸銨和石膏懸濁液反應生成CaCO₃、（NH₄）₂SO₄，反應離子方程式為：CaSO₄+CO₃^2-=CaCO₃↓+SO₄^2-，
故答案為：CaSO₄+CO₃^2-=CaCO₃↓+SO₄^2-；
（3）利用CO₃^2-與酸反應生成二氧化碳進行檢驗，具體操作為：取少量溶液，滴加稀鹽酸，若有氣泡產生則還含有CO₃^2-，反之，則不含有CO₃^2-，
故答案為：取少量溶液，滴加稀鹽酸，若有氣泡產生則還含有CO₃^2-，反之，則不含有CO₃^2-；
（4）Ca²⁺濃度低于1.0×10^-5mol•L^-1 時可認為被沉淀完全，若要使Ca²⁺沉淀完全，根據(jù)K_sp（CaCO₃）=c（Ca²⁺）×c（CO₃^2-），可知溶液中c（CO₃^2-）＞$\frac{5.0×1{0}^{-9}}{1.0×1{0}^{-5}}$mol/L=5.0×10^-4mol/L，
故答案為：5.0×10^-4mol/L；
（5）蒸氨環(huán)節(jié)的為CaO、H₂O、NH₄Cl生成為CaCl₂．6H₂O和NH₃，反應方程式為：CaO+NH₄Cl+5H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂．6H₂O+2NH₃↑，
故答案為：CaO+NH₄Cl+5H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂．6H₂O+2NH₃↑．

點評 本題考查物質的制備方案、混合物分離提純的綜合應用．溶度積有關計算等，關鍵是理解工藝流程原理，側重反應原理的分析及應用，題目難度中等．