Question

14．氯堿工業(yè)過程中產(chǎn)生了大量的鹽泥．某氯堿工廠的鹽泥組成如表：

成分	NaCl	Mg（OH）2	CaCO3	BaSO4	SiO2等不溶于酸的物質(zhì)
質(zhì)量分?jǐn)?shù)（%）	15～20	15～20	5～10	30～40	10～15

該工廠進(jìn)一步利用鹽泥生產(chǎn)了七水硫酸鎂，設(shè)計了工藝流程如圖1：
回答下列問題：
（1）反應(yīng)器中加入酸溶解，反應(yīng)液控制pH為5左右，反應(yīng)溫度在50℃左右，寫出有關(guān)化學(xué)反應(yīng)方程式Mg（OH）₂+H₂SO₄═MgSO₄+2H₂O；CaCO₃+H₂SO₄?CaSO₄+H₂O+CO₂↑．
（2）在濾餅中檢測到硫酸鈣的成分，其原因是因為CaCO₃+H₂SO₄?CaSO₄+H₂CO₃，加熱有H₂CO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$H₂O+CO₂↑，降低c（H₂CO₃），所以平衡不斷向右移動，最終CaCO₃生成了CaSO₄．
（3）已知一些鹽的溶解度如圖2．在濾液I中通入高溫水蒸氣進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶，為了析出晶體I，應(yīng)控制溫度在80℃．
（4）步驟II操作是冷卻結(jié)晶、洗滌，
（5）步驟III在工業(yè)上常用的設(shè)備是D（填字母）．
A．加壓干燥器B．蒸餾塔C．離心機(jī)D．真空干燥器
（6）準(zhǔn)確稱取制備產(chǎn)品ag，將其加入到盛有V₁mL c₁mol/L的NaOH溶液的錐形瓶中，溶解后，加入酚酞溶液2滴，溶液變紅色，再用c₂mol/L的鹽酸進(jìn)行滴定，消耗鹽酸V₂mL，則樣品MgSO₄•7H₂O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是$\frac{12.3（{c}_{1}{V}_{1}-{c}_{2}{V}_{2}）}{a}$%．

Answer 1

分析 鹽泥中含有NaCl、Mg（OH）₂、CaCO₃、BaSO₄、SiO₂等，加入酸溶解NaCl、Mg（OH）₂、CaCO₃溶于硫酸生成硫酸鈣和硫酸鎂，過濾后得濾餅為BaSO₄、SiO₂，在母液中通蒸汽進(jìn)行蒸發(fā)濃縮，使部分氯化鈉析出，過濾后將濾液冷卻結(jié)晶使硫酸鎂晶體析出，再經(jīng)過濾、洗滌、干燥可得MgSO₄•7H₂O，
（1）反應(yīng)器中加入酸溶解，Mg（OH）₂、CaCO₃溶于硫酸生成硫酸鈣和硫酸鎂；
（2）CaCO₃+H₂SO₄?CaSO₄+H₂CO₃，加熱有H₂CO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$H₂O+CO₂↑，降低c（H₂CO₃），所以平衡不斷向右移動，最終CaCO₃生成了CaSO₄，所以在濾餅中檢測到硫酸鈣的成分；
（3）在濾液I中通入高溫水蒸氣進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶，主要目的是使氯化鈉能析出但硫酸鎂不能析出，據(jù)此判斷控制的溫度；
（4）步驟II的目的是從硫酸鎂溶液中獲得硫酸鎂晶體，由于硫酸鎂晶體帶有結(jié)晶水，且根據(jù)硫酸鎂的溶解度受溫度影響的情況可知，要用冷卻結(jié)晶的方法獲得；
（5）步驟III是潮濕的晶體得到七水硫酸鎂晶體，可以用真空干燥器；
（6）結(jié)合MgSO₄•7H₂O～Mg（OH）₂～2NaOH計算．

解答 解：（1）反應(yīng)器中加入酸溶解，反應(yīng)液控制pH為5左右，反應(yīng)溫度在50℃左右，Mg（OH）₂、CaCO₃溶于硫酸生成硫酸鈣和硫酸鎂，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：
Mg（OH）₂+H₂SO₄═MgSO₄+2H₂O；CaCO₃+H₂SO₄?CaSO₄+H₂O+CO₂↑，
故答案為：Mg（OH）₂+H₂SO₄═MgSO₄+2H₂O；CaCO₃+H₂SO₄?CaSO₄+H₂O+CO₂↑．
（2）在濾餅中檢測到硫酸鈣的成分是因為CaCO₃+H₂SO₄?CaSO₄+H₂CO₃，加熱有H₂CO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$H₂O+CO₂↑，降低c（H₂CO₃），所以平衡不斷向右移動，最終CaCO₃生成了CaSO₄，
故答案為：因為CaCO₃+H₂SO₄?CaSO₄+H₂CO₃，加熱有H₂CO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$H₂O+CO₂↑，降低c（H₂CO₃），所以平衡不斷向右移動，最終CaCO₃生成了CaSO₄；
（3）在濾液I中通入高溫水蒸氣進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶，主要目的是使氯化鈉能析出但硫酸鎂不能析出，圖象中溶解度分析可知選擇80°C硫酸鎂溶解度最大，
故答案為：80；
（4）步驟II的目的是從硫酸鎂溶液中獲得硫酸鎂晶體，由于硫酸鎂晶體帶有結(jié)晶水，且根據(jù)硫酸鎂的溶解度受溫度影響的情況可知，要用冷卻結(jié)晶的方法獲得晶體，步驟II操作是冷卻結(jié)晶、洗滌，得到潮濕的晶體，
故答案為：冷卻結(jié)晶、洗滌；
（5）步驟III是潮濕的晶體得到七水硫酸鎂晶體，可以用真空干燥器，真空干燥MgSO₄•7H₂O晶體防止失去結(jié)晶水，
故答案為：D；
（6）準(zhǔn)確稱取制備產(chǎn)品ag，將其加入到盛有V₁mL c₁mol/L的NaOH溶液的錐形瓶中，溶解后，加入酚酞溶液2滴，溶液變紅色，再用c₂mol/L的鹽酸進(jìn)行滴定，消耗鹽酸V₂mL，則
MgSO₄•7H₂O～Mg（OH）₂～2NaOH，
1                                          2
n                                     （V₁mL×c₁mol/L-V₂mL×c₂mol/L）×10^-3L/ml
n=0.5×（V₁mL×c₁mol/L-V₂mL×c₂mol/L）×10^-3L/ml=5×10^-4×（c₁V₁-c₂V₂）mol
MgSO₄•7H₂O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{5×1{0}^{-4}（{c}_{1}{V}_{1}-{c}_{2}{V}_{2}）mol×246g/mol}{ag}$×100%=$\frac{12.3（{c}_{1}{V}_{1}-{c}_{2}{V}_{2}）}{a}$%．

 故答案為：$\frac{12.3（{c}_{1}{V}_{1}-{c}_{2}{V}_{2}）}{a}$%．

點評 本題考查物質(zhì)的分離提純，題目難度不大，根據(jù)除雜是不能引入新的雜質(zhì)、不能影響被提純的物質(zhì)的性質(zhì)和量，并且操作簡單可行，除雜時要結(jié)合物質(zhì)的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行分離．