北京高考化学工业流程图讲解-利用白云石制备高纯度的碳酸钙和氧化镁 高三化学专项复习

2022年北京高考化学试题—18题工业流程图讲解

——利用白云石制备高纯度的碳酸钙和氧化镁。2023年12月16日

（2022年北京高考18题）白云石的主要化学成分为CaMg(CO3)2，还含有质量分数约为2.1%的Fe2O3和1.0%的SiO2。利用白云石制备高纯度的碳酸钙和氧化镁，流程示意图如下实验目的CaO比MgO易溶解；CaCO3溶解度比MgCO3小，易于沉淀析出。(1)白云石矿样煅烧完全分解的化学方程式为

。

碱式碳酸铜：Cu2(OH)2CO3可以写成：Cu(OH)2•CuCO3白云石：CaMg(CO3)2可以写成：CaCO3•MgCO3（2）NH4Cl用量对碳酸钙产品的影响如下表所示。

①解释“浸钙”过程中主要浸出CaO的原因是

。CaO、MgOFe2O3、SiO2CaO+H2O=Ca(OH)2MgO+H2O=Mg(OH)2Ksp[Ca(OH)2]≫Ksp[Mg(OH)2]，在一定量NH4Cl溶液中，CaO先浸出。CaO(s)+H2O(l)Ca2+(aq)+2OH—（aq)Ca(OH)2的Ksp和CaO与水反应的平衡常数一致，也就是说Ca(OH)2的Ksp相对大（溶解度大），就相当于CaO比MgO与水反应更加容易。K=Ksp[Ca(OH)2]=C(Ca2+)C(OH—)2（2）NH4Cl用量对碳酸钙产品的影响如下表所示。②沉钙反应的离子方程式为

.Ca2++2NH3+CO2+H2O=CaCO3↓+2NH4+浸出时发生的反应为：CaO+2NH4Cl=2NH3↑+CaCl2+H2O

滤液A的主要成分：Ca2+Mg2+Cl—NH3NH3·H2O

CO2（2）NH4Cl用量对碳酸钙产品的影响如下表所示。

③“浸钙”过程不适宜选用n(NH4Cl)∶n(CaO)的比例为

。

④产品中CaCO3纯度的实测值高于计算值的原因是

。2.4∶1主：Ca2++2NH3+CO2+H2O=CaCO3↓+2NH4+CO2滤液A的主要成分：Ca2+Mg2+Cl—

NH3

NH3·H2O副：Mg2++2NH3+CO2+H2O=

MgCO3↓+2NH4+Ksp[CaCO3]≪Ksp[MgCO3]，优先析出CaCO3，沉钙过程中耗NH3且少量NH3挥发，减少MgCO3析出实验目的：制备高纯度的碳酸钙和氧化镁（3）“浸镁”过程中，取固体B与一定浓度的(NH4)2SO4溶液混合，充分反应后MgO的浸出率低于60%。加热蒸馏，MgO的浸出率随馏出液体积增大而增大，最终可达98.9%。从化学平衡的角度解释浸出率增大的原因是

。

固体B的成分：MgO、CaO、Fe2O3、SiO2（NH4)2SO4MgO+H2O

Mg(OH)2Mg(OH)2+2NH4+

4Mg2++2NH3+2H2O，温度升高，随大量氨逸出，平衡正向移动

固体B的成分：MgO、CaO、Fe2O3、SiO2（NH4)2SO4MgO+H2O

Mg(OH)2Mg(OH)2+2NH4+

4Mg2++2NH3+2H2O，（4）滤渣C中含有的物质是

。Fe2O3、SiO2、CaSO4、Mg(OH)2、MgO主反应：MgO+(NH4)2SO4=MgSO4+2NH3↑+H2O副反应：CaO+(NH4)2SO4=CaSO4+2NH3↑+H2O（5）该流程中可循环利用的物质是

。CaO+2NH4Cl=2NH3↑+CaCl2+H2OCaCl2+2NH3+CO2+H2O=CaCO3↓+2NH4ClMgO+H2O+

(NH4)2SO4

=MgSO4+2NH3

↑+2H2O

MgSO4+(NH4)2CO3=MgCO3↓+(NH4)2SO4NH4Cl、(NH4)2SO4、CO2、NH3CaMg(CO3)2==CaO+MgO+2CO2↑煅烧总结提升1.工业流程问题复习价值

课标分析

以真实的化工生产过程为研究对象，借助相关资料对化工生产的原理、流程进行复原和模拟。供参考的实验活动如下：纯碱的制备，氨氧化法制硝酸，铁、铜等金属冶炼的模拟，电解熔融盐制备金属，肥皂的制备，粮食酿酒，化妆品的制备，聚合物（如尼龙-66、酚醛树脂、胶水）的制备。

化学与工农业生产：通过“氨的合成”精细化工产品的获得”等主题学习活动，了解精细化工产品的生产及其生产过程中的工艺特点，体验如何根据物质的性质开发应用前景广阔的产品，认识化工生产过程对人类环境的可持续发展可能产生的影响。1.工业流程问题复习价值指向真实生产情境和真实问题解决的“化学故事”呈现——物质制备

分离提纯工业流程1.工业流程问题复习价值多知识模块融合全面落实学科核心素养多层级能力考查规律:主线主产品、分支副产品、回头为循环。核心考点：物质的分离操作、除杂试剂的选择、生产条件的控制2.工艺流程题思维建模例（2021北京西城期末）某钴矿石的主要成分有CoO、Co2O3、MnO、Fe2O3、MgO和SiO2等。由该矿石粉制备CoC2O4固体的方法如下(部分催化剂已略)。CoO、Co2O3、MnO、Fe2O3、MgO、SiO2（4）结合MgSO4与MnSO4溶解度曲线，简述“结晶分离”的具体实验操作：将净化液在100℃下蒸发结晶、趁热过滤例（2021年北京顺义1月）用软锰矿（主要成分MnO2，含有SiO2、Fe2O3、Al2O3、MgCO3等杂质）制备MnSO4·H2O的流程如下：MnO2，SiO2、Fe2O3、Al2O3、MgCO3

净化液体MnSO4、MgSO4

产品MnSO4·H2O3、本题涉及到的基础知识（1）复盐：CaMg(CO3)2

相当于CaCO3·MgCO3（2）SiO2:酸性氧化物，可以和HF的水溶液反应.（5）信息给出Ksp的数据，往往表示要用到沉淀溶解平衡的理论知识，Ksp小的物质往往优先析出。

（4）活泼金属的氧化物一般都易和水反应；强碱一般难于分解，弱碱都不稳定。

（3）NH4Cl、FeCl3