Question

【題目】以磷石膏（主要成分是CaSO4，含少量的Al2O3、SiO2等雜質(zhì)）為原料制備Na2SO4、CaBr2·2H2O和NH4Cl等產(chǎn)品的工藝流程如下：

請回答：

（1） 反應(yīng)釜1中的浸出率與加料速度、反應(yīng)溫度的關(guān)系如下圖所示：

①反應(yīng)的最佳條件為________。

②其它條件相同時，浸出率隨反應(yīng)溫度先升后降的原因是________。

（2） 實驗室里模擬上述煅燒操作，下列儀器中有用到的是________。

A 瓷坩堝 B 鐵坩堝

C 酒精燈 D 酒精噴燈

（3） 反應(yīng)釜2中進行的反應(yīng)是________。

（4） 反應(yīng)釜3中完成反應(yīng)后，分離硫酸鈉、氯化銨的操作：在90℃左右蒸發(fā)濃縮至較多晶體析出→________得到Na2SO4粗品；同時，將熱濾液________→得NH4Cl粗品（Na2SO4、NH4Cl的溶解度如圖所示）。

Answer 1

【答案】加料速度為36 g·min1、反應(yīng)溫度為40℃ （溫度低于40℃反應(yīng)速率慢）溫度在30～40℃時，溫度越高反應(yīng)速率越快；高于40℃（NH4）2CO3受熱分解 BD 3CaO＋2NH3·H2O＋3Br2=3CaBr2＋N2＋5H2O或3CaO＋2NH3＋3Br2=3CaBr2＋N2＋3H2O 趁熱過濾 冷卻至35℃左右、趁熱過濾或冷卻至35～40℃過濾

【解析】

（1）根據(jù)圖象找出硫酸根離子浸出率最高的加料速度和溫度；

（2）根據(jù)溫度對反應(yīng)速率的影響和溫度對碳酸銨的影響分析；

（3）根據(jù)煅燒碳酸鈣時不能與容器反應(yīng)分析使用的容器，根據(jù)煅燒的溫度選擇加熱儀器。

（4）根據(jù)已給反應(yīng)物分析反應(yīng)產(chǎn)物，根據(jù)元素化合價變化分析。

（5）物質(zhì)的溶解度變化曲線分析分離提純的方法。

(1) ①從圖分析，加料速度為36 g·min1、反應(yīng)溫度為40℃時硫酸根離子浸出率最高，為最佳條件；

②反應(yīng)釜1中加入碳酸銨，隨著溫度升高，（溫度低于40℃反應(yīng)速率慢）溫度在30～40℃時，反應(yīng)速率越快硫酸根離子浸出率升高；高于40℃（NH4）2CO3受熱分解，硫酸根離子的浸出率降低；

(2)因為是煅燒碳酸鈣，其與瓷坩堝中的二氧化硅反應(yīng)，所以選擇鐵坩堝，煅燒需要較高的溫度，選擇酒精噴燈，故選BD；

(3).碳酸鈣煅燒后生成氧化鈣和二氧化碳，加入氨水和溴反應(yīng)生成溴化鈣，因為溴元素化合價降低，所以有氮元素化合價升高生成氮氣，方程式為： 3CaO＋2NH3·H2O＋3Br2=3CaBr2＋N2＋5H2O或3CaO＋2NH3＋3Br2=3CaBr2＋N2＋3H2O；

(4)根據(jù)氯化銨和硫酸鈉的溶解度曲線分析，隨著溫度升高，硫酸鈉的溶解度降低，而氯化銨的溶解度升高，所以在在90℃左右蒸發(fā)濃縮至較多晶體析出趁熱過濾得到硫酸鈉晶體，濾液冷卻至35℃左右、趁熱過濾或冷卻至35～40℃過濾可得到氯化銨晶體。