Question

将磷肥生产中形成的副产物石膏(CaSO₄·2H₂O)转化为硫酸钾肥料和氯化钙水合物储热材料，无论从经济效益、资源综合利用还是从环境保护角度看都具有重要意义。以下是石膏转化为硫酸钾和氯化钙的工艺流程示意图。

(1)本工艺中所用的原料除CaSO₄·2H₂O、KCl外，还需要________等原料。

(2)写出石膏悬浊液中加入碳酸铵溶液后发生反应的离子方程式：______________________________________________________________。

(3)过滤Ⅰ操作所得固体中，除CaCO₃外还含有________(填化学式)等物质，该固体可用作生产水泥的原料。

(4)过滤Ⅰ操作所得滤液是(NH₄)₂SO₄溶液。检验滤液中含有CO₃^2-的方法是：_______________________________________________________________。

(5)已知不同温度下K₂SO₄在100 g水中达到饱和时溶解的量如下表：

温度/℃	0	20	60
K2SO4溶解的量/g	7.4	11.1	18.2

60 ℃时K₂SO₄的饱和溶液591 g冷却到0 ℃，可析出K₂SO₄晶体________g。

(6)氯化钙结晶水合物(CaCl₂·6H₂O)是目前常用的无机储热材料，选择的依据是________。

a．熔点较低(29 ℃熔化)        b．能导电

c．能制冷                   d．无毒

(7)上述工艺流程中体现绿色化学理念的是：________________________________________________________________。

Answer

(1)CaCO3、NH3、H2O

(2)CaSO4＋CO32-=CaCO3＋SO42-

(3)CaSO4

(4)滤液中滴加盐酸产生气泡

(5)54

(6)ad

(7)碳酸钙用于制水泥原料、硫酸钙和氯化钾转化为硫酸钾和氯化钙、氨在工艺中循环使用等(原子利用率高，没有有害物质排放到环境中)

【解析】此题是一道以工业生产为背景的实验题，考查了实验基本操作、离子检验、溶解度计算等。从生产流程图可以看出，所需原料除CaSO4·2H2O、KCl外，还需要氨气、石灰石和水。硫酸钙是微溶的，碳酸钙是难溶的，因此石膏悬浊液中加入碳酸铵溶液后生成了碳酸钙和硫酸铵，生成的碳酸钙中混有石膏。碳酸根的检验可用酸化的方法，若产生气泡说明滤液中含有碳酸根。硫酸钾饱和溶液在结晶过程中溶剂的量不变，查表可知不同温度下的溶解度，先求出591 g饱和液中含有的水是500 g，在0 ℃可溶解硫酸钾37 g，所以析出晶体54 g。作为储热材料，要求能在室温左右的温度下工作，且对人体无害，故选ad；绿色化学要求整个生产过程中不排放污染物，原子利用率高，因此生产流程中碳酸钙用于制水泥原料、硫酸钙和氯化钾转化为硫酸钾和氯化钙、氨在工艺中循环使用。