Question

以地下鹵水（主要含NaCl，還有少量Ca²⁺、Mg²⁺）為主要原料生產亞硫酸鈉的新工藝如下，同時能得到用作化肥的副產品氯化銨。

已知以下四種物質的溶解度曲線圖：

（1）“除雜”時，先加入適量石灰乳過濾除去Mg²⁺，再通入CO₂并用少量氨水調節pH過濾除去Ca²⁺，“廢渣”的主要成分為             、           。
（2）“濾渣1”的化學式為             。
（3）在“濾液1”中加入鹽酸的目的是                    �！盀V渣2”的化學式為        。
（4）已知H₂CO₃和H₂SO₃的電離常數如下表，“通入SO₂”反應的化學方程式為                       。

物質	電離常數（25℃）
H2CO3	K1=4.4X10－7  K2=4.7X10－11
H2SO3	K1=1.23X10－2   K2=5.6X10－8

 

Answer 1

（16分）（1）Mg (OH)₂（2分）    CaCO₃（2分）
（2）NaHCO₃（3分）
（3）除去HCO₃^－（3分，多答“使更多的Na⁺形成NaCl析出，提高NH₄Cl的純度”不扣分）   NaCl（3分）
（4）NaHCO₃+SO₂ = NaHSO₃+ CO₂（3分）

試題分析：（1）依題意，除雜步驟涉及的反應為Ca(OH)₂+Mg²⁺=Mg(OH)₂+Ca²⁺，CO₂+2NH₃?H₂O=2NH₄⁺+CO₃^2－+H₂O，Ca²⁺+CO₃^2－=CaCO₃↓，則廢渣的主要成分是Mg(OH)₂、CaCO₃；（2）由溶解度曲線可知，NaHCO₃的溶解度最小，最先達到飽和，則NH₄HCO₃與飽和NaCl具備發生復分解反應發生的條件，即NH₄HCO₃+NaCl=NaHCO₃↓+NH₄Cl，因此濾渣1的主要成分是NaHCO₃；（3）過濾后濾液1中的主要成分是NaCl、NH₄Cl、NaHCO₃，氯化納和氯化銨都不能與鹽酸反應，而碳酸氫鈉與鹽酸能反應，即HCO₃^－+H⁺=CO₂↑+H₂O，因此加入足量鹽酸能除去HCO₃^－，提高NH₄Cl的純度；由溶解度曲線可知，熱溶液中NaCl的溶解度小于NH₄Cl，因此蒸發濃縮、趁熱過濾得到的濾渣2為NaCl，而濾液則含有NH₄Cl、NaCl；由于NH₄Cl的溶解度隨溫度降低明顯減小，而NaCl的溶解度隨溫度降低無明顯變化，則蒸發濃縮、冷卻結晶可制備NH₄Cl晶體；（4）濾渣1為NaHCO₃，根據表中的電離常數可知電離程度：H₂SO₃>H₂CO₃>HSO₃^－>HCO₃^－，根據復分解反應發生的條件可知，通入SO₂的反應為NaHCO₃+SO₂=NaHSO₃+CO₂，不可能為2NaHCO₃+SO₂=Na₂SO₃+2CO₂+H₂O，因為CO₂+H₂O+Na₂SO₃= NaHSO₃+NaHCO₃。