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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
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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,柠檬酸钙不溶于水;
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如下表:
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】
(1)实验室检验气体X时发生反应的化学方程式为___;
(2)操作3的目的是得到一水柠檬酸晶体,操作顺序是___→冷却结晶→___.
(3)洗涤CaSO4滤渣的目的是___;
(4)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】
(5)洗脱的目的是使专用树脂再生,洗脱时在较高温度下的热水进行,其原因是___;
(6)对比“变温色谱分离法”,请你说出“钙盐法”的劣势___.
【资料卡片】:
①柠檬酸水溶液显酸性,柠檬酸钙不溶于水;
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如下表:
温度/℃ | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | … |
溶解度/g | 96 | 118 | 146 | 183 | 216 | … |
【钙盐法制备】
(1)实验室检验气体X时发生反应的化学方程式为___;
(2)操作3的目的是得到一水柠檬酸晶体,操作顺序是___→冷却结晶→___.
(3)洗涤CaSO4滤渣的目的是___;
(4)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】
(5)洗脱的目的是使专用树脂再生,洗脱时在较高温度下的热水进行,其原因是___;
(6)对比“变温色谱分离法”,请你说出“钙盐法”的劣势___.
▼优质解答
答案和解析
(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)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:加热浓缩→冷却结晶→过滤;
(3)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
(4)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,CaSO4微溶,母液中一定有CaSO4,其中一定含有的溶质是:柠檬酸;CaSO4;
(5)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;
(6)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+Ca(OH)2═CaCO3↓+H2O; (2)加热浓缩;过滤;
(3)提高产量; (4)柠檬酸;
(5)专用树脂对柠檬酸的吸附率随温度升高而降低,温度越高,越便于柠檬酸从专用树脂中分离;
(6)钙盐法中增加了废水及CaSO4滤渣后期处理的费用;增加了CO2的排放;消耗资源,破坏环境.
(2)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:加热浓缩→冷却结晶→过滤;
(3)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
(4)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,CaSO4微溶,母液中一定有CaSO4,其中一定含有的溶质是:柠檬酸;CaSO4;
(5)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;
(6)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+Ca(OH)2═CaCO3↓+H2O; (2)加热浓缩;过滤;
(3)提高产量; (4)柠檬酸;
(5)专用树脂对柠檬酸的吸附率随温度升高而降低,温度越高,越便于柠檬酸从专用树脂中分离;
(6)钙盐法中增加了废水及CaSO4滤渣后期处理的费用;增加了CO2的排放;消耗资源,破坏环境.
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