Question

3．柠檬酸（C₆H₈O₇）是一种工业原料，广泛应用于食品、医药等行业．如图2、3是两种不同方法制备一水柠檬酸晶体（C₆H₈O₇•H₂O）的工艺流程图．回答相关问题：
【资料卡片】：
①柠檬酸水溶液显酸性，柠檬酸钙不溶于水；
②工业生产柠檬酸，原料预处理后，得到的发酵液中含有柠檬酸及其他可溶性杂质；
③一水柠檬酸在不同温度下的溶解度如下表：

温度/℃	0	10	20	30	40	…
溶解度/g	96	118	146	183	216	…

④某种专用树脂对柠檬酸的吸附率和水温的关系如图1：
【钙盐法制备】（图2）

（1）实验室检验气体X时发生反应的化学方程式为CO₂+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+H₂O；
（2）操作3的目的是得到一水柠檬酸晶体，操作顺序是加热浓缩→冷却结晶→过滤．
（3）洗涤CaSO₄滤渣的目的是提高产量；
（4）母液可以循环，其中一定含有的溶质是柠檬酸；
【变温色谱分离法制备】（图3）

（5）洗脱的目的是使专用树脂再生，洗脱时在较高温度下的热水进行，其原因是专用树脂对柠檬酸的吸附率随温度升高而降低，温度越高，越便于柠檬酸从专用树脂中分离；
（6）对比“变温色谱分离法”，请你说出“钙盐法”的劣势钙盐法中增加了废水及CaSO₄滤渣后期处理的费用；增加了CO₂的排放；消耗资源，破坏环境．

Answer 1

分析 （1）根据碳酸盐和酸反应会生成二氧化碳，在实验室检验二氧化碳用澄清石灰水进行分析；
（2）根据柠檬酸的溶解度进行分析；
（3）根据硫酸钙表面会粘有柠檬酸进行分析；
（4）根据既可以做反应物，也是生成物的可以进行循环利用进行分析；
（5）根据柠檬酸的溶解度进行分析；
（6）根据两种反应流程中的反应物和发生的反应进行分析

解答 解：（1）碳酸钙和发酵液反应得到了柠檬酸钙和废液，依据质量守恒定律，所以发酵液中含有柠檬酸，柠檬酸显酸性，柠檬酸和碳酸钙反应会生成二氧化碳气体，所以气体X是：CO₂，在实验室检验二氧化碳常用澄清石灰水，氢氧化钙和二氧化碳反应生成白色的碳酸钙沉淀和水，化学方程式为：CO₂+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+H₂O；
（2）通过柠檬酸的溶解度表可以看出，柠檬酸的溶解度受温度影响变化较大，所以要从柠檬酸的溶液中得到柠檬酸，需要先将柠檬酸蒸发浓缩制成高温时的饱和溶液，然后进行降温处理，可以得到柠檬酸晶体和母液，再进行过滤，可以得到柠檬酸晶体；
（3）硫酸钙表面会粘有柠檬酸，将滤渣洗涤后，表面的柠檬酸会进入滤液中，提高了柠檬酸的产量，所以洗涤CaSO₄滤渣的目的是：提高产量；
（4）通过分析反应流程中的各种物质，可知得到柠檬酸晶体的母液，中含有一定的柠檬酸，可以在重新参与反应，所以母液可以循环，其中一定含有的溶质是：柠檬酸；
（5）洗脱的目的是使专用树脂再生，洗脱时在较高温度下的热水进行，其原因是：专用树脂对柠檬酸的吸附率随温度升高而降低，温度越高，越便于柠檬酸从专用树脂中分离；
（6）通过分析两个反应流程，变温色谱分离法不会产生副产物硫酸钙，钙盐法会产生二氧化碳，加剧温室效应，所以对比“变温色谱分离法”，“钙盐法”的劣势：钙盐法中增加了废水及CaSO₄滤渣后期处理的费用；增加了CO₂的排放；消耗资源，破坏环境．
故答案为：（1）CO₂+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+H₂O；
（2）加热浓缩，过滤；
（3）提高产量；
（4）柠檬酸；
（5）专用树脂对柠檬酸的吸附率随温度升高而降低，温度越高，越便于柠檬酸从专用树脂中分离；
（6）钙盐法中增加了废水及CaSO₄滤渣后期处理的费用；增加了CO₂的排放；消耗资源，破坏环境．

点评 在解此类题时，首先分析题中的反应流程，然后结合学过的知识、题中所给的知识以及题中的问题进行逐一的解答．