Question

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、4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；
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】（如图2）

（1）气体X是

 

（填化学式），实验室检验该气体的化学方程式为

 

；
（2）在发酵液中加入CaCO₃，同时升温至90℃，这样做的目的是

 

；
（3）加入硫酸反应的化学方程式为

 

，是

 

反应（填基本反应类型）；
（4）操作1、2的名称是

 

，实验完成此操作，所需的玻璃仪器有

 

（如图3，填字母序号）及玻璃棒；

（5）操作3的目的是得到一水柠檬酸晶体，操作顺序是b→

 

→a；（填序号）
a．过滤　　　　　　b．加热浓缩　　　　　　c．冷却结晶　　　　　　d．蒸发结晶
（6）工业生产中，可加入

 

（填名称）进行脱色处理；
（7）洗涤CaSO₄滤渣的目的是

 

；
（8）母液可以循环，其中一定含有的溶质是

 

；
【变温色谱分离法制备】（如图4）

（9）洗脱的目的是使专用树脂再生，根据资料，洗脱操作适宜用

 

；
（10）对比“变温色谱分离法”，“钙盐法”的劣势除了消耗资源，请列举破坏环境的两个方面

 

、

 

．

Answer 1

考点：物质的相互转化和制备,过滤的原理、方法及其应用,酸的化学性质,盐的化学性质,书写化学方程式、文字表达式、电离方程式

专题：物质的制备

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）根据一水柠檬酸晶体的溶解性随着温度的升高而增大，所以升高温度是为了使反应更充分进行；
（3）根据复分解反应的原理进行分析；
（4）根据过滤操作可以将固体和液体分离进行分析；
（5）根据柠檬酸的溶解度进行分析；
（6）、（9）根据活性炭有吸附性进行分析；
（7）根据硫酸钙表面会粘有柠檬酸进行分析；
（8）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；
（10）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）在发酵液中加入CaCO₃，同时升温至90℃，这样做的目的是 使反应更充分进行；
（3）硫酸与柠檬酸钙反应生成硫酸钙沉淀和柠檬酸，其反应方程式为：3H₂SO₄+Ca₃（C₆H₅O₇）₂═3CaSO₄+2C₆H₈O₇，该反应是两种化合物相互交换成分生成两种新化合物，且有沉淀生成，属于复分解反应；
（4）经过操作1后得到了柠檬酸钙和废液，经过操作2后得到了滤渣硫酸钙和滤液，所以操作1、2的名称是：过滤；过滤使用的玻璃仪器有：漏斗、烧杯、铁架台以及玻璃棒；
（5）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，所以操作顺序是：b→c→a；
（6）活性炭有吸附性，可以吸附色素和异味，明矾可以做絮凝剂，使水中的小颗粒沉降，肥皂水可以检验硬水和软水，所以工业生产中，可加入活性炭进行脱色处理；
（7）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
（8）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；
（9）洗脱的目的是使专用树脂再生，根据资料，洗脱操作适宜用 活性炭；
（10）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；
故答案为：（1）CO₂；CO₂+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+H₂O；
（2）使反应更充分进行；
（3）3H₂SO₄+Ca₃（C₆H₅O₇）₂═3CaSO₄+2C₆H₈O₇；复分解；
（4）过滤；A、B、C；
（5）c；
（6）活性炭；
（7）提高产量；
（8）柠檬酸；
（9）活性炭；
（10）有副产物硫酸钙生成、产生二氧化碳，加剧温室效应．

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．