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、KCl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操作所得固體中，除CaCO3外還含有________(填化學式)等物質，該固體可用作生產水泥的原料。

(4)過濾Ⅰ操作所得濾液是(NH4)2SO4溶液。檢驗濾液中含有CO32-的方法是：_______________________________________________________________。

(5)已知不同溫度下K2SO4在100 g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591 g冷卻到0 ℃，可析出K2SO4晶體________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________。

a．熔點較低(29 ℃熔化) b．能導電

c．能制冷 d．無毒

(7)上述工藝流程中體現綠色化學理念的是：________________________________________________________________。

 

Answer 1

(1)CaCO3、NH3、H2O

(2)CaSO4＋CO32-=CaCO3＋SO42-

(3)CaSO4

(4)濾液中滴加鹽酸產生氣泡

(5)54

(6)ad

(7)碳酸鈣用于制水泥原料、硫酸鈣和氯化鉀轉化為硫酸鉀和氯化鈣、氨在工藝中循環使用等(原子利用率高，沒有有害物質排放到環境中)

【解析】此題是一道以工業生產為背景的實驗題，考查了實驗基本操作、離子檢驗、溶解度計算等。從生產流程圖可以看出，所需原料除CaSO4·2H2O、KCl外，還需要氨氣、石灰石和水。硫酸鈣是微溶的，碳酸鈣是難溶的，因此石膏懸濁液中加入碳酸銨溶液后生成了碳酸鈣和硫酸銨，生成的碳酸鈣中混有石膏。碳酸根的檢驗可用酸化的方法，若產生氣泡說明濾液中含有碳酸根。硫酸鉀飽和溶液在結晶過程中溶劑的量不變，查表可知不同溫度下的溶解度，先求出591 g飽和液中含有的水是500 g，在0 ℃可溶解硫酸鉀37 g，所以析出晶體54 g。作為儲熱材料，要求能在室溫左右的溫度下工作，且對人體無害，故選ad；綠色化學要求整個生產過程中不排放污染物，原子利用率高，因此生產流程中碳酸鈣用于制水泥原料、硫酸鈣和氯化鉀轉化為硫酸鉀和氯化鈣、氨在工藝中循環使用。