資源的高效利用對保護環境、促進經濟持續健康發展具有重要作用。*尾礦主要含Ca5(PO4)3F和CaCO3·Mg...

問題詳情：

資源的高效利用對保護環境、促進經濟持續健康發展具有重要作用。*尾礦主要含Ca5(PO4)3F和CaCO3·MgCO3。某研究小組提出了*尾礦綜合利用的研究方案，製備具有重要工業用途的CaCO3、Mg(OH)2、P4和H2，其簡化流程如下：

已知：①Ca5(PO4)3F在950℃不分解；

②4Ca5(PO4)3F+18SiO2+30C2CaF2+30CO+18CaSiO3+3P4

請回答下列問題：

（1）950℃煅燒*尾礦生成氣體的主要成分是___________。

（2）實驗室過濾所需的玻璃儀器是_____________。

（3）NH4NO3溶液能從*礦Ⅰ中浸取出Ca2+的原因是__________。

（4）在浸取液Ⅱ中通入NH3，發生反應的化學方程式是____________。

（5）工業上常用*精礦和硫*反應制備**。已知25℃，101kPa時：

CaO(s)+H2SO4(l)=CaSO4(s)+H2O(l) ΔH=-271kJ/mol

5 CaO(s)+3H3PO4(l)+HF(g)= Ca5(PO4)3F (s)+5H2O(l) ΔH=-937kJ/mol

則Ca5(PO4)3F和硫*反應生成**的熱化學方程式是_________________。

（6）在一定條件下CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)，當CO與H2O(g)的起始物質的量之比為1:5，達平衡時，CO轉化了。若a kg含Ca5(PO4)3F（相對分子質量為504）的質量分數為10%的*尾礦，在上述過程中有b%的Ca5(PO4)3F轉化為P4，將產生的CO與H2O(g)按起始物質的量之比1:3混合，則相同條件下達平衡時能產生H2________kg。

【回答】

（1）CO2

（2）漏斗、燒杯、玻璃棒

（3）NH4＋ 水解使溶液呈**，與CaO、Ca(OH)2反應生成Ca2＋

（4）MgSO4+2NH3+2H2O===Mg(OH)2↓+(NH4)2SO4

（5）Ca5(PO4)3F (s)+ 5H2SO4(l)=5CaSO4(s) +H3PO4(l)+HF(g) ΔH ="-418kJ/mol"

（6）

【解析】

試題分析：（1）根據題給化學工藝流程和信息①知*尾礦【主要含Ca5(PO4)3F和CaCO3·MgCO3 】在950℃下煅燒，其中碳*鈣和碳*鎂分解，生成氣體的成分為二氧化碳（CO2）。

（2）實驗室過濾所需的玻璃儀器是燒杯、漏斗和玻璃棒。

（3）NH4NO3溶液中銨離子水解呈**，與CaO、Ca(OH)2反應生成Ca2＋。

（4）根據化學工藝流程判斷浸取液II的主要成分為硫*鎂溶液，通入NH3，發生反應的化學方程式是MgSO4+2NH3+2H2O===Mg(OH)2↓+(NH4)2SO4。

（5）已知25℃，101kPa時：

①CaO(s)+H2SO4(l)=CaSO4(s)+H2O(l) ΔH =-271kJ/mol

②5 CaO(s)+3H3PO4(l)+HF(g)= Ca5(PO4)3F (s)+5H2O(l) ΔH =-937kJ/mol

根據蓋斯定律：①×5-②得Ca5(PO4)3F和硫*反應生成**的熱化學方程式是Ca5(PO4)3F (s)+ 5H2SO4(l)=5CaSO4(s) +H3PO4(l)+HF(g) ΔH ="-418kJ/mol" 。

（6）根據題給數據利用三段式分析。設CO的起始濃度為1 mol/L，則水蒸氣的起始濃度為5 mol/L

CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)

起始濃度（mol/L）1      5          0     0

轉化濃度（mol/L）5/6    5/6        5/6    5/6

平衡濃度（mol/L）1/6    25/6       5/6    5/6

則K=c(CO2)c(H2)/c(CO)c(H2O)=1。相同條件下當CO與H2O(g)的起始物質的量之比為1:3，平衡常數不變，設轉化的CO為x mol。

CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)

起始濃度（mol/L）1      3          0     0

轉化濃度（mol/L）x      x          x     x

平衡濃度（mol/L）(1-x)   (3-x)       x     x

則x2/(1-x)(3-x)=1,解得x=3/4，即達平衡時，CO轉化了3/4 mol。轉化為P4的Ca5(PO4)3F質量為a×10%×b%kg，根據反應4Ca5(PO4)3F+18SiO2+30C2CaF2+30CO+18CaSiO3+3P4知生成CO的質量為（30×28×a×10%×b%）/（4×504）kg，則轉化的CO的質量為3（30×28×a×10%×b%）/4（4×504）kg，根據反應：CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)知相同條件下達平衡時能產生H2的質量為3（30×28×a×10%×b%）/56（4×504）kg=kg。

【考點定位】考查化學工藝流程分析，化學實驗基本*作，化學方程式和熱化學方程式的書寫，蓋斯定律，化學平衡和化學計算。

【名師點睛】本題以*尾礦的綜合利用的化學工藝流程為載體考查化學實驗基本*作，化學方程式和熱化學方程式的書寫，蓋斯定律，化學平衡和化學計算。工藝流程題聯繫生產實際，考查面廣，形式靈活，是近幾年高考命題的熱點題型。它集元素化合物知識，基本概念和基本理論於一體，考查面廣、綜合*強。它們的主要考查點有：(1)從原料到產品元素不同形式的轉化。(2)反應中的原理考查及反應條件控制。(3)物質的除雜、分離與檢驗。(4)化工生產中的環保、節能、循環利用等生產成本控制。(5)原料投料比及產率計算等。工藝流程題就是將化工生產中的生產流程用框圖形式表示出來，並根據生產流程中有關的化學知識步步設問，是無機框圖題的創新。解題時首先要明確原料和產品(包括副產品)，即箭頭進出方向；其次依據流程圖分析反應原理，緊扣信息，搞清流程中每一步發生了什麼反應，弄清有關反應原理，明確目的(如沉澱反應、除雜、分離)；最後聯繫儲存的知識，有效進行信息的利用，準確表述和工整書寫。由於工藝流程常與溶液的配製、物質的分離及定量測定等基本*作有機結合起來，需要複習時牢固掌握實驗基礎知識，才能有效結合題中的信息，準確答題。（5）小題要注意蓋斯定律的應用，（6）小題將平衡計算和根據化學方程式計算相結合，題目的思考容量大，計算較繁瑣，是本題的失分點。題目較難。

知識點：物質的分離 提純和檢驗

題型：綜合題