Question

3．為減少工廠煙氣中的碳排放，某工廠嘗試用以下工藝流程進(jìn)行固碳，并產(chǎn)生堿式碳酸鎂【Mg₂（OH）₂CO₃]

已知：①橄欖石的主要成分為Mg₂SiO₄
②Mg₂SiO₄（s）+4HCl（aq）?2MgCl（aq）+SiO₂（s）+2H₂O（l）△=-49.04kJ．mol^-1
（1）固碳時(shí)發(fā)生的主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為NaOH+CO₂=NaHCO₃ 或2NaOH+CO₂=Na₂CO₃+H₂O，也可用下列物質(zhì)中的a c（填字母）進(jìn)行固碳
a．Na₂CO₃；b．BaCl₂；c．NH₃•H₂O；d．NH₄HCO₃
（2）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(cè)得溶解橄欖石的效率隨溫度變化情況如圖所示（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；
（3）上述流程制得的堿式碳酸鎂產(chǎn)品常含有少量雜質(zhì)（NaCl和Fe₂O₃），為得到純凈的產(chǎn)品，將產(chǎn)品進(jìn)行除鐵處理，再對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行洗滌，判斷A是否洗凈的操作為取少量最后一次的洗滌液，加硝酸酸化的硝酸銀溶液，若無沉淀產(chǎn)生，則已洗凈
（4）若該工廠排放煙氣的速率為22.4m³/min（已析換成標(biāo)準(zhǔn)狀況下），其中CO₂的體積分?jǐn)?shù)為15%，則理論上此工廠1小時(shí)可制得堿式碳酸鎂1278kg．

Answer 1

分析 由流程可知，氯化鈉溶液電解得到氯氣、氫氣和氫氧化鈉溶液，利用氫氧化鈉溶液固碳，生成碳酸鹽，橄欖石的主要成分為Mg₂SiO₄，磨碎加入鹽酸溶解過濾得到濾液和碳酸鹽混合礦化得到堿式碳酸鎂，
（1）根據(jù)能和二氧化碳之間反應(yīng)的物質(zhì)能來固定二氧化碳來回答；
（2）依據(jù)影響反應(yīng)速率因素分析判斷，升溫、增大濃度，增大接觸面積會(huì)提高反應(yīng)速率；溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)平衡移動(dòng)的影響知識(shí)分析90%橄欖石溶解效率開始降低的原因；
（3）A是否洗凈是利用實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)最后一次洗滌液中是否含有氯離子，氯離子的檢驗(yàn)用硝酸酸化的硝酸；
（4）理論上此工廠1小時(shí)排放煙氣22.4m³/min×60min，其中二氧化碳體積=22.4m³/min×60min×15%，據(jù)此計(jì)算二氧化碳物質(zhì)的量，結(jié)合碳元素守恒計(jì)算堿式碳酸鎂的質(zhì)量．

解答 解：（1）固碳時(shí)發(fā)生的主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為氫氧化鈉和二氧化碳反應(yīng)生成碳酸氫鈉或生成碳酸鈉，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：NaOH+CO₂=NaHCO₃或?qū)憺?NaOH+CO₂=Na₂CO₃+H₂O，所給的物質(zhì)中，Na₂CO₃和NH₃•H₂O可以和二氧化碳之間反應(yīng)，能用作“固碳”的試劑，
故答案為：NaOH+CO₂=NaHCO₃或2NaOH+CO₂=Na₂CO₃+H₂O；ac；
（2）為提高HC1溶液溶解橄欖石的效率，可采取的措施適當(dāng)提高溫度，適當(dāng)增大HCl溶液的濃度或攪拌或增大接觸面積等，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，圖2中所示數(shù)據(jù)以及曲線變化知道，20min后，溶解達(dá)到平衡，而該反應(yīng)是放熱，升溫，平衡逆向移動(dòng)，則溶解效率降低，
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；
（3）判斷產(chǎn)品洗凈只需要檢驗(yàn)洗滌液中不含有氯離子即可，氯離子的檢驗(yàn)用硝酸酸化的硝酸銀，操作是：取少量最后一次的洗滌液，加硝酸酸化的硝酸銀溶液，如無沉淀產(chǎn)生，則已洗凈，
故答案為：取少量最后一次的洗滌液，加硝酸酸化的硝酸銀溶液，若無沉淀產(chǎn)生，則已洗凈；
（4）理論上此工廠1小時(shí)排放煙氣22.4m³/min×60min，其中二氧化碳體積=22.4m³/min×60min×15%，二氧化碳物質(zhì)的量等于堿式碳酸鎂的物質(zhì)的量=$\frac{22.4{m}^{3}/min×60min×15%×1000L/{m}^{3}}{22.4L/mol}$，堿式碳酸鎂的質(zhì)量=$\frac{22.4{m}^{3}/min×60min×15%×1000L/{m}^{3}}{22.4L/mol}$×142g/mol=1278000g=1278kg，
故答案為：1278．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)分離提純的分析判斷，主要是試劑選擇和過程分析判斷，離子檢驗(yàn)方法，元素守恒的計(jì)算應(yīng)用，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．