Question

某化學(xué)小組在實驗中利用CaSO₄、NH₃、CO₂制備（NH₄）₂SO₄，其工藝流程如圖1．

回答下列問題：
（1）操作Ⅰ的名稱為

 

；操作Ⅱ一系列操作包括蒸發(fā)濃縮、

 

、過濾．
（2）實驗室中煅燒碳酸鈣時，盛放碳酸鈣所用的儀器是

 

（填名稱）．
（3）X物質(zhì)為

 

（填化學(xué)式，下同），Y物質(zhì)為

 

，可循環(huán)利用的物質(zhì)的有

 

．
（4）要測定所制得的硫酸銨純度，取10.0g樣品，完全溶于水，向溶液中滴加過量的氯化鋇溶液，過濾、洗滌、干燥后稱量固體的質(zhì)量為16.31g．為避免引起誤差，檢驗氯化鋇溶液是否過量最好的試劑是

 

，所制得硫酸銨的純度為

 

．
（5）圖2中裝置不能用于實驗室制氨氣的是

 

（填序號）．

選擇氨氣的制取裝置后，再用圖3裝置收集干燥的氨氣，并制取硫酸銨溶液，連接的順序（用接口序號字母表示）是：a接

 

，

 

接

 

，

 

接

 

，

 

接

 

．

上述裝置中CCl₄的作用是

 

．

Answer 1

考點：制備實驗方案的設(shè)計,銨鹽,氨的制取和性質(zhì)

專題：氮族元素

分析：硫酸鈣懸濁液通入足量的氨氣，使溶液成堿性，再通適量的二氧化碳，與溶液中的氨水、硫酸鈣懸濁液反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀和硫酸銨溶液，經(jīng)過過濾分離得到碳酸鈣沉淀再煅燒生成生石灰，而旅游硫酸銨經(jīng)過蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶，過濾、洗滌、干燥得到硫酸銨晶體；
（1）常見物質(zhì)的分離提純方法；
（2）固體物質(zhì)加熱，把固體放在坩堝中；
（3）中性條件下CO₂的溶解度很小，但是氨氣易溶于水，得到的堿性溶液易和二氧化碳反應(yīng)，能把CaSO₄完全轉(zhuǎn)化為CaCO₃；
（4）測定所制得的硫酸銨純度，使硫酸根離子完全沉淀，求得硫酸銨的物質(zhì)的量、質(zhì)量；
（5）氨氣的實驗室制備、凈化、尾氣吸收．

解答： 解：硫酸鈣懸濁液通入足量的氨氣，使溶液成堿性，再通適量的二氧化碳，與溶液中的氨水、硫酸鈣懸濁液反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀和硫酸銨溶液，經(jīng)過過濾分離得到碳酸鈣沉淀再煅燒生成生石灰，而旅游硫酸銨經(jīng)過蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶，過濾、洗滌、干燥得到硫酸銨晶體；
（1）由分析知：B為碳酸鈣沉淀和硫酸銨溶液，分離二者的實驗操作應(yīng)為：過濾，濾液硫酸銨溶液，使硫酸銨在溶液中析出的方法為：先加熱制成飽和溶液
（蒸發(fā)濃縮）再降溫冷卻，結(jié)晶析出（冷卻結(jié)晶），過濾；
故答案為：過濾；冷卻結(jié)晶；
（2）碳酸鈣為固體，高溫加熱或煅燒固體，應(yīng)把固體放在坩堝中，故盛放碳酸鈣所用的儀器是坩堝；
故答案為：坩堝；
（3）中性條件下CO₂的溶解度很小，但是氨氣易溶于水，得到的堿性溶液易和二氧化碳反應(yīng)，能把CaSO₄完全轉(zhuǎn)化為CaCO₃，往CaSO₄懸濁液中加入NH₃后，發(fā)生反應(yīng)如下：CaSO₄+2NH₃+2H₂OCa（OH）₂+（NH₄）₂SO₄，向其中加入CO₂可以生成CaCO₃，平衡向正方向移動，有利于（NH₄）₂SO₄的生成，則X為NH₃，Y為CO₂；根據(jù)反應(yīng)流程得知：工藝流程中生成NH₃和CO₂，也需要使用NH₃和CO₂，可循環(huán)利用的物質(zhì)的有NH₃，CO₂；
故答案為：NH₃；CO₂； NH₃，CO₂；
（4）要測定所制得的硫酸銨純度，取10.0g樣品，完全溶于水，向溶液中滴加過量的氯化鋇溶液，目的是使硫酸根離子完全沉淀，靜置向上層清液再滴加氯化鋇就不會有沉淀生成，可以檢驗氯化鋇是否已過量；
向溶液中滴加過量的氯化鋇溶液，過濾、洗滌、干燥后的固體為硫酸鋇，質(zhì)量為16.31g，n（BaSO₄）=

m

M

=

16.31g

233g/mol

=0.07mol，n（（NH_4^）2SO₄）=n（SO₄²⁺）=n（BaSO₄）=0.07mol，m（（NH_4^）2SO₄）=n?M=0.07mol×132g/mol=9.24g，硫酸銨的純度=

9.24g

10.0g

×100%=92.4%；
故答案為：氯化鋇溶液；92.4%；
（5）甲：氯化銨受熱分解成氨氣和氯化氫，但氨氣和氯化氫一冷卻馬上又可以化合成氯化銨，這個方案很難制氨氣；
乙：氨水中存在平衡關(guān)系：NH₃+H₂O═NH₃?H₂O═NH₄⁺+OH^-，加熱濃氨水，氨氣溶解度降低，從溶液中逸出，平衡向逆反應(yīng)方向移動，可以制取氨氣；
丙：熟石灰和氯化銨混合后加熱可以制取氨氣，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2NH₄Cl+Ca（OH）₂

△   .

CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O，可以制取氨氣；
�。豪�用CaO與H₂O劇烈反應(yīng)，生成Ca（OH）₂，放出大量熱，促進(jìn)NH₃?H₂O的分解及NH₃的揮發(fā)逸出，又由于Ca（OH）₂是強(qiáng)堿，也促進(jìn)NH₃?H₂O的分解及NH₃的揮發(fā)逸出，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：NH₃?H₂O+CaO═NH₃↑+Ca（OH）₂，可以制取氨氣；故選甲；
選擇氨氣的制取裝置后，再用圖3裝置收集干燥的氨氣，并制取硫酸銨溶液，順序為：制氣裝置、干燥裝置、集氣裝置、吸收裝置、尾氣處理裝置；連接的順序（用接口序號字母表示）是：de，gf，cb，h；
上述裝置中，水的密度比四氯化碳小，浮在四氯化碳的上面，四氯化碳不能和氨氣反應(yīng)，也不溶解氨氣，該裝置既能夠吸收易溶性氣體，又能夠防止倒吸；
故答案為：甲；d；e；g；f；c；b；h；防倒吸．

點評：本題為工藝流程題，涉及原料、產(chǎn)品的判斷、方程式的書寫、檢驗、氣體的制備等．做題時要充分利用所給的信息，結(jié)合自己已學(xué)過的知識，進(jìn)行有依據(jù)性的推測、計算，難度較大．