Question

5．冬日，雪花漫舞，給人帶來美的享受，但降雪卻會導(dǎo)致道路通行問題．現(xiàn)有一種高速公路 的綠色融雪劑-CMA（醋酸鈣、醋酸鎂固體的混合物，已知醋酸鈣的溶解度隨溫度上升而下降，醋酸鎂的溶解度隨溫度變化不大），其生產(chǎn)常以白云石（主要成分 MgCO₃•CaCO₃，含SiO₂等雜質(zhì)）和生物質(zhì)廢液--木醋液（主要成分乙酸，以及少量的甲醇、苯 酚、焦油等雜質(zhì)）等為原料，流程如圖1：

（1）步驟①發(fā)生的反應(yīng)離子方程式為MgCO₃•CaCO₃+4CH₃COOH=Ca²⁺+Mg²⁺+4CH₃COO^-+2CO₂↑+2H₂O．
（2）濾渣1的主要成分與NaOH溶液反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為Si0₂（s）+2NaOH（aq）=Na₂SiO₃（aq）+H₂O（l）．△H=-2QkJ/mol
（己知l mol NaOH發(fā)生反應(yīng)時放出熱量為QkJ）；步驟②所得濾液常呈褐色，分析可知其原因主要是木醋液中含有少量的有色的焦油以及實驗過程中苯酚被空氣中氧氣氧化最終產(chǎn)生褐色物質(zhì)．
（3）已知CMA中鈣、鎂的物質(zhì)的量之比與出水率（與融雪 效果成正比）關(guān)系如圖2所示，步驟④的目的除調(diào)節(jié) n（Ca）：n（Mg） 約為C（選填：A：1：3； B：1：2； C：3：7；D：2：3）外，另一目的是除去過量的乙酸．
（4）步驟⑥包含的操作有蒸發(fā)結(jié)晶、過濾、洗滌及干燥．
（5）取akg含MgCO₃•CaCO₃質(zhì)量分數(shù)為b%的白云石，經(jīng) 過上述流程制備CMA．已知MgCO₃•CaCO₃的損失率為 c%，步驟④之后到產(chǎn)品CMA的損失率為d%，則結(jié)合（3）可知所得產(chǎn)品質(zhì)量約為$[\frac{a×b%×（1-c%）×158}{184}+\frac{a×b%×（1-c%）×\frac{7}{3}×142}{184}]×（1-d%）$kg（請用含相關(guān)字母的計算式表達，不必化簡）．

Answer 1

分析 根據(jù)流程圖可知，白云石（主要成分MgCO₃•CaCO₃，含SiO₂等雜質(zhì)）與木醋液（主要成分乙酸）反應(yīng)生成醋酸鈣和醋酸鎂，過濾得濾渣1為二氧化硅，濾液中主要溶質(zhì)是醋酸鈣和醋酸鎂，加入活性碳脫色，再加入氧化鎂，調(diào)節(jié)溶液中n（Ca）：n（Mg）的值，過濾，除去混合液中固體雜質(zhì)，得醋酸鈣和醋酸鎂溶液，將濾液蒸發(fā)結(jié)晶、過濾、洗滌及干燥得CMA．
（1）步驟①MgCO₃•CaCO₃與CH₃COOH的反應(yīng)生成醋酸鈣和醋酸鎂；
（2）己知lmol NaOH與二氧化硅發(fā)生反應(yīng)時放出熱量為QkJ，則反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為Si0₂（s）+2NaOH（aq）=Na₂SiO₃（aq）+H₂O（l），△H=-2QkJ/mol，
步驟②所得濾液常呈褐色，顏色除與木醋液中含有少量的有色的焦油有關(guān)外，產(chǎn)生顏色的另一主要原因是實驗過程中苯酚被空氣中氧氣氧化最終產(chǎn)生褐色物質(zhì)；
（3）根據(jù)如圖2所示鈣、鎂的物質(zhì)的量之比與出水率（與融雪效果成正比）關(guān)系，可知，當n（Ca）：n（Mg）約為3：7時，出水率最高；
（4）根據(jù)上面的分析可知，步驟⑥包含的操作有 蒸發(fā)結(jié)晶、過濾、洗滌及干燥；
（5）取akg含MgC0₃•CaC0₃質(zhì)量分數(shù)為b%的白云石，經(jīng)過上述流程制備CMA．已知MgC0₃'•CaC0₃的損失率為c%，則可得n（Ca（CH₃COO）₂）=$\frac{a×b%（1-c%）}{184}$×10³mol，
n（Mg（CH₃COO）₂）=$\frac{a×b%（1-c%）}{184}$×10³×$\frac{7}{3}$mol，步驟④之后到產(chǎn)品CMA的損失率為d%，以此計算產(chǎn)量．

解答 解：（1）步驟①發(fā)生的反應(yīng)離子方程式為 MgCO₃•CaCO₃+4CH₃COOH=Ca²⁺+Mg²⁺+4CH₃COO^-+2CO₂↑+2H₂O，
故答案為：MgCO₃•CaCO₃+4CH₃COOH=Ca²⁺+Mg²⁺+4CH₃COO^-+2CO₂↑+2H₂O；
（2）己知lmol NaOH與二氧化硅發(fā)生反應(yīng)時放出熱量為QkJ，則反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為Si0₂（s）+2NaOH（aq）=Na₂SiO₃（aq）+H₂O（l），△H=-2QkJ/mol，
步驟②所得濾液常呈褐色，顏色除與木醋液中含有少量的有色的焦油有關(guān)外，產(chǎn)生顏色的另一主要原因是實驗過程中苯酚被空氣中氧氣氧化最終產(chǎn)生褐色物質(zhì)，
故答案為：Si0₂（s）+2NaOH（aq）=Na₂SiO₃（aq）+H₂O（l），△H=-2QkJ/mol；實驗過程中苯酚被空氣中氧氣氧化最終產(chǎn)生褐色物質(zhì)；
（3）根據(jù)如圖2所示鈣、鎂的物質(zhì)的量之比與出水率（與融雪效果成正比）關(guān)系，可知，當n（Ca）：n（Mg）約為3：7時，出水率最高，所以步驟④的目的除調(diào)節(jié)n（Ca）：n（Mg）約為3：7，步驟④中加入氧化鎂的目的是調(diào)節(jié)鈣、鎂離子的物質(zhì)的量之比，除去過量的乙酸，
故答案為：C；除去過量的乙酸；
（4）根據(jù)上面的分析可知，步驟⑥包含的操作有 蒸發(fā)結(jié)晶、過濾、洗滌及干燥，
故答案為：蒸發(fā)結(jié)晶；
（5）取akg含MgC0₃•CaC0₃質(zhì)量分數(shù)為b%的白云石，經(jīng)過上述流程制備CMA．已知MgC0₃'•CaC0₃的損失率為c%，則可得n（Ca（CH₃COO）₂）=$\frac{a×b%（1-c%）}{184}$×10³mol，
n（Mg（CH₃COO）₂）=$\frac{a×b%（1-c%）}{184}$×10³×$\frac{7}{3}$mol，步驟④之后到產(chǎn)品CMA的損失率為d%，則可知所得產(chǎn)品質(zhì)量約為：$[\frac{a×b%×（1-c%）×158}{184}+\frac{a×b%×（1-c%）×\frac{7}{3}×142}{184}]×（1-d%）$，
故答案為：$[\frac{a×b%×（1-c%）×158}{184}+\frac{a×b%×（1-c%）×\frac{7}{3}×142}{184}]×（1-d%）$．

點評 本題考查CMA的工藝流程，側(cè)重考查學(xué)生閱讀題目獲取信息能力、對工藝流程的理解、物質(zhì)分離提純與條件控制等，綜合性較強，題目難度中等，需要學(xué)生具備扎實的基礎(chǔ)知識與綜合運用知識、信息進行解決問題的能力．