高中化学竞赛(2008福建某题不解)

来源：百度知道 编辑：UC知道 时间：2024/05/30 18:50:06
二．（10分）绿色化学法制备天青石有效地克服了传统生产方法中转化率较低、三废污染严重、能耗高、生产复杂等种种弊端。制备的碳酸锶产品化学纯度平均达到99. 5%，并且可制备质量较高的工业副产品硫酸铵,从而大大降低了生产成本。我国鄂东某地的天青石,其中有效成分的平均质量分数为80% ,同时含有少量的Ba, Ca, Mg, SiO2 , Fe2O3 , FeO 等杂质。天青石可以同NH4HCO3 溶液在一定的条件下发生化学反应,而生成含有某些杂质的SrCO3 粗级产品。在上述反应过程中,添加适量的NH4Cl作为催化剂,可以使反应速度明显加快。将分离出(NH4)2SO4溶液后的沉淀物用HCl溶解,以制取含有可溶性SrCl2及某些杂质的锶盐溶经净化除去其中的Ba2 + , Ca2 +等杂质后,即可制成纯度较高的SrCl2溶液。此时向其中加入经过净化的碳酸氢铵溶液,经反应生成纯净的碳酸锶沉淀，沉淀物碳酸锶经脱水、洗涤、干燥、粉碎,得到高纯碳酸锶产品。
（已知Ksp（SrSO4） = 3. 2 ×10- 7 , Ksp（SrCO3） = 1. 1 ×10- 10 。）

2.添加适量的NH4Cl作为催化剂的原因何在？
答案为
2．在催化剂的作用下反应方程式为: （2分）
SrCO3 + 2NH4Cl ＝ SrCl2 + (NH4 ) 2CO3
SrCl2 + 2NH4HCO3 ＝ SrCO3 ↓ + 2NH4Cl + CO2 ↑ +H2O

为什么是这样，请解释清楚一些，谢谢！

Ksp为物质的溶解度,本题中Ksp（SrSO4） = 3. 2 ×10- 7 , Ksp（SrCO3） = 1. 1 ×10- 10 可以看出在SrSO4和SrCO3在同一种溶液中SrSO4的溶解度大于SrCO3 先不看这些,问题的关键在于SrCO3 + 2NH4Cl ＝ SrCl2 + (NH4 ) 2CO3
中的(NH4 ) 2CO3 ...之所以加NH4Cl作为催化剂的原因是生成(NH4 ) 2CO3 ,化学上称该盐为"双水解盐" 这也是能加快反应的本质!

是这样的
我们的最终目标是要得到得到去除污染得到高纯碳酸锶SrCO3 产品，从表面看添加NH4Cl却让SrCO3 分解了，但大家注意能量守恒定律就可以发现，我们添加了NH4Cl后，却使得有H2O 的产生，大家知道这个是有个SrCO3 溶解度的问题，因此经过催化的作用后，在催化剂的作用下形成一个环绕化学反应，在经过一系列反映后，待NH4Cl基本反应完成后，通过脱水、洗涤、干燥、粉碎,得到高纯碳酸锶产品。适量就是根据三废污染的物质估量来确定，多了对催化剂是浪费，少了污染没有得到彻底根治。

SrCO3 + 2NH4Cl ＝ SrCl2 + (NH4 ) 2CO3
SrCl2 + 2NH4HCO3 ＝ SrCO3 ↓ + 2NH4Cl + CO2 ↑ +H2O
待NH4Cl基本反应完成后，通过脱水、洗涤、干燥、粉碎,得到高纯碳酸锶产品

本题，不用催化剂反应方程式应为：
SrSO4+2NH4HCO3=SrCO3+(NH4)2SO4+H2O+CO2↑,本反应原理为SrSO4溶解度大于SrCO3，如果将此反应视为一个平衡反应，是本反应正方向进行的关键是减少SrCO3的量，而NH4Cl的存在，使得SrCO3 成为溶解度较大的SrCl2，这成为催化此反应速度的关键。