Question

12．工業(yè)上利用橄欖石（主要成分是Mg₂SiO₄）固定CO₂，生產(chǎn)堿式碳酸鎂[Mg₂（OH）₂CO₃]的工藝流程如圖1

已知：Mg₂SiO₄（s）+4HCl（aq）═2MgCl₂（aq）+SiO₂（s）+2H₂O（l）△H=-49.04 kJ•mol^-1
（1）某橄欖石的組成是（MgFe）₂（SiO₄）₂，用氧化物的形式可表示為MgO•FeO•SiO₂．
（2）固碳（足量的CO₂）時(shí)主要反應(yīng)的離子方程式為OH^-+CO₂=HCO₃^-．
下列物質(zhì)中也可用作“固碳”的是ad （填字母）．
a．（NH₄）₂CO₃溶液  b．BaCl₂溶液  c．NH₄HCO₃ d．氨水
（3）礦化的離子方程式為2Mg ²⁺+4HCO₃^-=Mg₂（OH）₂CO₃↓+H₂O+3CO₂↑或2Mg ²⁺+2CO₃^2-+H₂O=Mg₂（OH）₂CO₃↓+CO₂↑；分離出堿式碳酸鎂的操作X為過濾．
（4）流程中將橄欖石磨碎后再進(jìn)行溶解的目的是增大接觸面積，加快溶解速率，研究表明，用一定量一定濃度的鹽酸，在不同溫度時(shí)，測得溶解橄欖石的效率隨溫度變化情況如圖2所示（時(shí)間都為120min），試分析90℃橄欖石溶解效率開始降低的原因90℃、120min時(shí)，溶解達(dá)到平衡，而反應(yīng)放熱，升溫平衡逆向移動(dòng)，故溶解效率降低．
（5）若該工廠排放煙氣的速率為22.4m³/min（已換成標(biāo)準(zhǔn)狀況下），其中CO₂的體積分?jǐn)?shù)為10%，則理論上此工廠1小時(shí)可制得堿式碳酸鎂852 kg．

Answer 1

分析 橄欖石磨碎后溶解，然后加入HCl，發(fā)生的反應(yīng)為Mg₂SiO₄+4HCl═2MgCl₂+SiO₂+2H₂O，過濾，得到濾液；氯化鈉溶液電解生成氯氣、氫氣和NaOH，通入煙氣后能固碳，應(yīng)該是NaOH和二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鈉或碳酸氫鈉，碳酸鈉和氯化鎂或碳酸氫鈉和氯化鎂反應(yīng)生成堿式碳酸鎂，然后過濾得到堿式碳酸鎂，
（1）某橄欖石的組成是（MgFe）₂（SiO₄）₂，用氧化物的形式表示時(shí)，先寫活潑金屬氧化物、后寫較不活潑金屬氧化物，最后寫二氧化硅；
（2）固碳（足量的CO₂）時(shí)氫氧根離子和二氧化碳反應(yīng)生成碳酸氫根離子；
能和煙氣反應(yīng)生成可溶性碳酸鹽的物質(zhì)能固碳；
（3）礦化的反應(yīng)為鎂離子和碳酸氫根離子或碳酸根離子的反應(yīng)；分離難溶性固體和溶液采用過濾方法；
（4）反應(yīng)物接觸面積越大，反應(yīng)速率越快；該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度越高其轉(zhuǎn)化率越小；
（5）每小時(shí)煙氣中n（CO₂）=$\frac{22.4{m}^{3}/min×60min×10%×1000L/{m}^{3}}{22.4L/mol}$=6000mol，再根據(jù)二氧化碳和堿式碳酸鎂之間的關(guān)系式計(jì)算．

解答 解：橄欖石磨碎后溶解，然后加入HCl，發(fā)生的反應(yīng)為Mg₂SiO₄+4HCl═2MgCl₂+SiO₂+2H₂O，過濾，得到濾液；氯化鈉溶液電解生成氯氣、氫氣和NaOH，通入煙氣后能固碳，應(yīng)該是NaOH和二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鈉或碳酸氫鈉，碳酸鈉和氯化鎂或碳酸氫鈉和氯化鎂反應(yīng)生成堿式碳酸鎂，然后過濾得到堿式碳酸鎂，
（1）某橄欖石的組成是（MgFe）₂（SiO₄）₂，用氧化物的形式表示時(shí)，先寫活潑金屬氧化物、后寫較不活潑金屬氧化物，最后寫二氧化硅，所以其氧化物的形式為MgO•FeO•SiO₂，故答案為：MgO•FeO•SiO₂；
（2）固碳（足量的CO₂）時(shí)氫氧根離子和二氧化碳反應(yīng)生成碳酸氫根離子，離子方程式為OH^-+CO₂=HCO₃^-；
能和煙氣反應(yīng)生成可溶性碳酸鹽的物質(zhì)能固碳，符合條件的只有ad，
故答案為：OH^-+CO₂=HCO₃^-；ad；
（3）礦化的反應(yīng)為鎂離子和碳酸氫根離子或碳酸根離子的反應(yīng)，離子方程式為2Mg ²⁺+4HCO₃^-=Mg₂（OH）₂CO₃↓+H₂O+3CO₂↑或2Mg ²⁺+2CO₃^2-+H₂O=Mg₂（OH）₂CO₃↓+CO₂↑；分離難溶性固體和溶液采用過濾方法，所以該操作方法是過濾，
故答案為：2Mg ²⁺+4HCO₃^-=Mg₂（OH）₂CO₃↓+H₂O+3CO₂↑或2Mg ²⁺+2CO₃^2-+H₂O=Mg₂（OH）₂CO₃↓+CO₂↑；過濾；
（4）反應(yīng)物接觸面積越大，反應(yīng)速率越快，粉碎的目的是增大反應(yīng)物接觸面積，加快反應(yīng)速率；該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度越高其轉(zhuǎn)化率越小，所以90℃、120min時(shí)，溶解達(dá)到平衡，而反應(yīng)放熱，升溫平衡逆向移動(dòng)，故溶解效率降低，
故答案為：增大接觸面積，加快溶解速率；90℃、120min時(shí)，溶解達(dá)到平衡，而反應(yīng)放熱，升溫平衡逆向移動(dòng)，故溶解效率降低；
（5）每小時(shí)煙氣中n（CO₂）=$\frac{22.4{m}^{3}/min×60min×10%×1000L/{m}^{3}}{22.4L/mol}$=6000mol，
根據(jù)C原子守恒得n（CO₂）=n[Mg₂（OH）₂CO₃]=6000mol，則得到的堿式碳酸鎂的質(zhì)量=6000mol×142g/mol=852000g=852kg，故答案為：852．

點(diǎn)評 本題考查物質(zhì)制備，為高頻考點(diǎn)，側(cè)重考查學(xué)生分析、判斷、計(jì)算及知識(shí)綜合運(yùn)用能力，涉及化學(xué)方程式的計(jì)算、反應(yīng)速率影響因素、物質(zhì)分離和提純、離子方程式的書寫等知識(shí)點(diǎn)，明確基本原理、元素化合物性質(zhì)、物質(zhì)分離和提純方法是解本題關(guān)鍵，題目難度不大．