Question

(16分)用芒硝（Na2SO4·10H2O）制备纯碱、铵明矾[NH4Al(SO4)2·12H2O]的生产工艺流程图如下所示：

（1）溶液C中的溶质主要是 。

（2）铵明矾的溶液呈 性，铵明矾可用于净水，用离子方程式说明原理 。

（3）过程Ⅰ反应温度不能超过40℃，主要原因是 。

（4）运用化学平衡原理解释Na2SO4溶液稍过量的原因

（5）滤液E中溶质离子为

（6）写出工艺流程中焙烧的反应方程式

 

Answer 1

（1）NH4HCO3 (2分)

（2）酸（2分） Al3+＋3H2OAl(OH)3(胶体)＋3H+ (2分)

（3）防止碳酸氢铵分解(2分)

（4）HCO3-(aq)＋Na+(aq)NaHCO3(s) Na2SO4稍过量，增大c(Na+)，有利于平衡正向移动，提高NaHCO3的产率(3分)

（5）NH4+ SO42- Na+(3分)

（6）2NaHCO3 Na2CO3 + CO2 ↑ + H2O(2分)

【解析】

试题分析：（1）根据流程图中信息可知，C是由CO2与NH4·H2O反应产生的且可以循环使用，故为： NH4HCO3；（2）铵明矾的溶液中NH4+ 和Al3+均为弱碱的阳离子发生水解使溶液呈酸性，其中Al3+＋3H2OAl(OH)3(胶体)＋3H+，产生白色絮状的Al(OH)3胶体能起到净水的作用；（3）铵盐不稳定，受热分解，故过程Ⅰ反应温度不能超过40℃，防止碳酸氢铵受热分解；（4）根据勒厦特列原理，Na2SO4稍过量， c(Na+)较大，有利于平衡HCO3-(aq)＋Na+(aq)NaHCO3(s)向正反应方向移动，提高NaHCO3的产率；（5）根据流程图中信息可知，滤液B中溶质主要是硫酸铵和过量的硫酸钠，与硫酸铝混合后得到铵明矾，则Na+、SO42-进入滤液D，再与氨水混合，则滤液E中溶质主要含有的离子为：NH4+ SO42- Na+；（6）工艺流程中焙烧是在过程Ⅰ后将滤渣焙烧，滤渣的成分是NaHCO3才能产生Na2CO3 和 CO2 ，故反应方程式为：2NaHCO3 Na2CO3 + CO2 ↑ + H2O。

考点：考查盐类水解、化学平衡原理在化工生产的应用。