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专题十五 工艺流程 (解析版)
1.【2019 江苏 】19.实验室以工业废渣(主要含CaSO4·2H2O,还含少量SiO2、Al2O3、Fe2O3)为原料制取轻质CaCO3和(NH4)2SO4晶体,其实验流程如下:
(1)室温下,反应CaSO4(s)+
(aq)CaCO3(s)+
(aq)达到平衡,则溶液中
=________[Ksp(CaSO4)=4.8×10−5,Ksp(CaCO3)=3×10−9]。
(2)将氨水和NH4HCO3溶液混合,可制得(NH4)2CO3溶液,其离子方程式为________;浸取废渣时,向(NH4)2CO3溶液中加入适量浓氨水的目的是________。
(3)废渣浸取在如图所示的装置中进行。控制反应温度在60~70 ℃,搅拌,反应3小时。温度过高将会导致CaSO4的转化率下降,其原因是________;保持温度、反应时间、反应物和溶剂的量不变,实验中提高CaSO4转化率的操作有________。
(4)滤渣水洗后,经多步处理得到制备轻质CaCO3所需的CaCl2溶液。设计以水洗后的滤渣为原料,制取CaCl2溶液的实验方案:______[已知pH=5时Fe(OH)3和Al(OH)3沉淀完全;pH=8.5时Al(OH)3开始溶解。实验中必须使用的试剂:盐酸和Ca(OH)2]。
【答案】 (1). 1.6×104
(2).
+NH3·H2O
+
+H2O(或
+NH3·H2O
+
+H2O)
增加溶液中
的浓度,促进CaSO4的转化
(3). 温度过高,(NH4)2CO3分解 加快搅拌速率
(4). 在搅拌下向足量稀盐酸中分批加入滤渣,待观察不到气泡产生后,过滤,向滤液中分批加入少量
Ca(OH)2,用pH试纸测量溶液pH,当pH介于5~8.5时,过滤
【解析】
(1)反应CaSO4(s)+CO32-(aq)CaCO3(s)+SO42-(aq)达到平衡时,溶液中
=
=
=
=1.6×104。答案:1.6×104
(2)NH4HCO3属于酸式盐,与氨水反应生成(NH4)2CO3,反应的化学方程式为NH4HCO3+NH3·H2O=
(NH4)2CO3+H2O[或NH4HCO3+NH3·H2O(NH4)2CO3+H2O],离子方程式为HC