Question

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

請回答：

（1） 反應釜1中的浸出率與加料速度、反應溫度的關系如下圖所示：

①反應的最佳條件為________。

②其它條件相同時，浸出率隨反應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） 反應釜2中進行的反應是________。

（4） 反應釜3中完成反應后，分離硫酸鈉、氯化銨的操作：在90℃左右蒸發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、反應溫度為40℃ （溫度低于40℃反應速率慢）溫度在30～40℃時，溫度越高反應速率越快；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）根據溫度對反應速率的影響和溫度對碳酸銨的影響分析；

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

（4）根據已給反應物分析反應產物，根據元素化合價變化分析。

（5）物質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、反應溫度為40℃時硫酸根離子浸出率最高，為最佳條件；

②反應釜1中加入碳酸銨，隨著溫度升高，（溫度低于40℃反應速率慢）溫度在30～40℃時，反應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，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。