Question

14．氯堿工業(yè)過程中產生了大量的鹽泥．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
質量分數(shù)（%）	15～20	15～20	5～10	30～40	10～15

該工廠進一步利用鹽泥生產了七水硫酸鎂，設計了工藝流程如圖1：
回答下列問題：
（1）反應器中加入酸溶解，反應液控制pH為5左右，反應溫度在50℃左右，寫出有關化學反應方程式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行蒸發(fā)結晶，為了析出晶體I，應控制溫度在80℃．
（4）步驟II操作是冷卻結晶、洗滌，
（5）步驟III在工業(yè)上常用的設備是D（填字母）．
A．加壓干燥器B．蒸餾塔C．離心機D．真空干燥器
（6）準確稱取制備產品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的鹽酸進行滴定，消耗鹽酸V₂mL，則樣品MgSO₄•7H₂O的質量分數(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，在母液中通蒸汽進行蒸發(fā)濃縮，使部分氯化鈉析出，過濾后將濾液冷卻結晶使硫酸鎂晶體析出，再經過濾、洗滌、干燥可得MgSO₄•7H₂O，
（1）反應器中加入酸溶解，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行蒸發(fā)結晶，主要目的是使氯化鈉能析出但硫酸鎂不能析出，據此判斷控制的溫度；
（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晶水，且根據硫酸鎂的溶解度受溫度影響的情況可知，要用冷卻結晶的方法獲得；
（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）結合MgSO₄•7H₂O～Mg（OH）₂～2NaOH計算．

解答 解：（1）反應器中加入酸溶解，反應液控制pH為5左右，反應溫度在50℃左右，Mg（OH）₂、CaCO₃溶于硫酸生成硫酸鈣和硫酸鎂，反應的化學方程式為：
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行蒸發(fā)結晶，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晶水，且根據硫酸鎂的溶解度受溫度影響的情況可知，要用冷卻結晶的方法獲得晶體，步驟II操作是冷卻結晶、洗滌，得到潮濕的晶體，
故答案為：冷卻結晶、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晶體防止失去結晶水，
故答案為：D；
（6）準確稱取制備產品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的質量分數(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 本題考查物質的分離提純，題目難度不大，根據除雜是不能引入新的雜質、不能影響被提純的物質的性質和量，并且操作簡單可行，除雜時要結合物質的物理性質和化學性質進行分離．