综合题14.0分
化学

9.冬日,雪花漫舞,给人带来美的享受,但降雪却会导致道路通行问题。现有一种高速公路 的绿色融雪剂-CMA(醋酸钙、醋酸镁固体的混合物,已知醋酸钙的溶解度随温度上升而下降,醋酸镁的溶解度随温度变化不大),其生产常以白云石(主要成分 MgCO3·CaCO3,含SiO2等杂质)和生物质废液——木醋液(主要成分乙酸,以及少量的 甲醇、苯 酚、焦油等杂质)等为原料,流程如下:

(1)步骤①发生的反应离子方程式为________________________________。

(2)滤渣1的主要成分与NaOH溶液反应的热化学方程式为________________________。

(己知l mol NaOH发生反应时放出热量为QkJ);步骤②所得滤液常呈褐色,分析可知其原因主要是木醋液中含有少量的有色的焦油以及____________。

(3)已知CMA中钙、镁的物质的量之比与出水率(与融雪 效果成正比)关系如图所示,步骤④的目的除调节 n(Ca):n(Mg) 约为____________(选填:A:1:3; B:1:2; C:3:7;D: 2:3)外,另一目的是____________。

(4)步骤⑥包含的操作有____________、过滤、洗涤及干燥。

(5)取akg含MgCO3 ·CaCO3质量分数为b%的白云石,经 过上述流程制备CMA。已知MgCO3·CaCO3的损失率为 c%,步骤④之后到产品CMA的损失率为d%, 则结合(3)可知所得产品质量约为____________kg(请用含相关字母的计算式表达,不必化简)。

正确答案及相关解析

正确答案

(1)MgCO3·CaCO3+4CH3COOH=Ca2++Mg2++4CH3COO+2CO2+2H2O

(2)SiO2(s)+2NaOH(aq)=Na2SiO3(aq)+H2O(l);△H=-2Q kJ/mol

实验过程中苯酚被空气中氧气氧化最终产生褐色物质

(3)C   除去过量的乙酸

(4)蒸发结晶

(5)

解析

根据流程图可知,白云石(主要成分MgCO3•CaCO3,含SiO2等杂质)与木醋液(主要成分乙酸)反应生成醋酸钙和醋酸镁,过滤得滤渣1为二氧化硅,滤液中主要溶质是醋酸钙和醋酸镁,加入活性碳脱色,再加入氧化镁,调节溶液中n(Ca):n(Mg)的值,过滤,除去混合液中固体杂质,得醋酸钙和醋酸镁溶液,将滤液蒸发结晶、过滤、洗涤及干燥得CMA,

(1)步骤①发生的反应离子方程式为 MgCO3•CaCO3+4CH3COOH=Ca2++Mg2++4CH3COO-+2CO2↑+2H2O,

故答案为:MgCO3•CaCO3+4CH3COOH=Ca2++Mg2++4CH3COO-+2CO2↑+2H2O;

(2)己知lmol NaOH与二氧化硅发生反应时放出热量为QkJ,则反应的热化学方程式为SiO2(s)+2NaOH(aq)=Na2SiO3(aq)+H2O(l),△H=-2QkJ/mol,

步骤②所得滤液常呈褐色,颜色除与木醋液中含有少量的有色的焦油有关外,产生颜色的另一主要原因是实验过程中苯酚被空气中氧气氧化最终产生褐色物质,

故答案为:SiO

考查方向

本题主要考查CMA的工艺流程,侧重考查学生阅读题目获取信息能力、对工艺流程的理解、物质分离提纯与条件控制等,综合性较强,题目难度中等。

解题思路

根据流程图可知,白云石(主要成分MgCO3•CaCO3,含SiO2等杂质)与木醋液(主要成分乙酸)反应生成醋酸钙和醋酸镁,过滤得滤渣1为二氧化硅,滤液中主要溶质是醋酸钙和醋酸镁,加入活性碳脱色,再加入氧化镁,调节溶液中n(Ca):n(Mg)的值,过滤,除去混合液中固体杂质,得醋酸钙和醋酸镁溶液,将滤液蒸发结晶、过滤、洗涤及干燥得CMA,

(1)步骤①MgCO3•CaCO3与CH3COOH的反应生成醋酸钙和醋酸镁;

(2)己知lmol NaOH与二氧化硅发生反应时放出热量为QkJ,则反应的热化学方程式为SiO2(s)+2NaOH(aq)=Na2SiO3(aq)+H2O(l),△H=-2QkJ/mol,

步骤②所得滤液常呈褐色,颜色除与木醋液中含有少量的有色的焦油有关外,产生颜色的另一主要原因是实验过程中苯酚被空气中氧气氧化最终产生褐色物质;

(3)根据如图所示钙、镁的物质的量之比与出水率(与融雪效果成正比)关系,可知,当n(Ca):n(Mg)约为3:7时,出水率最高;

(4)根据上面的分析可知,步骤⑥包含的操作有 蒸发结晶、过滤、洗涤及干燥;

(5)取akg含MgCO3•CaCO3质量分数为b%的白云石,经过上述流程制备CMA.已知MgCO3•CaCO3的损失率为c%,则可得

步骤④之后到产品CMA的损失率为d%,以此计算产量.

易错点

需要学生具备扎实的基础知识与综合运用知识、信息进行解决问题的能力,(5)中计算易出错。

知识点

氮族元素简介