Question

12．利用磷肥生產(chǎn)中形成的副產(chǎn)物石膏（CaSO₄•2H₂O）生產(chǎn)硫酸，同時得到硫酸鉀肥料和氯化鈣水合物儲熱材料，無論是從經(jīng)濟效益、資源綜合利用還是從環(huán)境保護角度都具有重要意義．以下是有關的工藝流程示意圖．

請回答下列問題：
（1）反應①的化學方程式是CaSO₄•2H₂O+C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2CaO+2SO₂↑+CO₂↑+4H₂O↑；
（2）沉淀F含有CaCO₃和CaSO₄•2H₂O（填化學式）等物質(zhì)，可作為生產(chǎn)水泥的主要原料；
（3）檢驗濾液E中含有CO^2-₃的方法是取少許濾液滴加到鹽酸中產(chǎn)生氣泡（用簡要文字回答）；
（4）氯化鈣結晶水合物（CaCl₂•6H₂O）是目前常用的無機儲熱材料，主要選擇的依據(jù)是cd（填序號）
a．能導電    b．易溶于水    c．熔點較低（29℃熔化）  d．無毒
（5）工業(yè)制硫酸的精制爐氣中，SO₂平衡轉化率與溫度及壓強關系如下表：

壓強/MPa 轉化率/% 溫度/℃	0.1	0.5	1	10
400	99.2	99.6	99.7	99.9
500	93.5	96.9	97.8	99.3
600	73.7	85.8	89.5	96.4

分析上表數(shù)據(jù)，你認為工業(yè)上制硫酸中SO₂的催化氧化的適宜條件是常壓、400-500℃、催化劑的條件下．

Answer 1

分析 工業(yè)上以磷肥生產(chǎn)形成的副產(chǎn)物石膏（CaSO₄•2H₂O）與焦炭為原料可生產(chǎn)硫酸，同時可以得到硫酸鉀肥料和氯化鈣水合物儲熱材料，依據(jù)流程圖分析可知，生成硫酸的步驟中，A為SO₂，B為SO₃，CO₂，H₂O吸收氨氣生成（NH₄）₂CO₃，碳酸銨和石膏反應生成碳酸鈣沉淀和硫酸銨溶液，沉淀F為CaCO₃和CaSO₄•2H₂O，在硫酸銨溶液中加入氯化鉀，利用物質(zhì)溶解度分離得到硫酸鉀和氯化銨，氯化銨和D反應生成氨氣和氯化鈣晶體，說明D為CaO，溶于水生成的氫氧化鈣和氯化銨反應得到氯化鈣溶液，濃縮蒸發(fā)得到CaCl₂•6H₂O．

解答 解：工業(yè)上以磷肥生產(chǎn)形成的副產(chǎn)物石膏（CaSO₄•2H₂O）與焦炭為原料可生產(chǎn)硫酸，同時可以得到硫酸鉀肥料和氯化鈣水合物儲熱材料，依據(jù)流程圖分析可知，生成硫酸的步驟中，A為SO₂，B為SO₃，CO₂，H₂O吸收氨氣生成（NH₄）₂CO₃，碳酸銨和石膏反應生成碳酸鈣沉淀和硫酸銨溶液，沉淀F為CaCO₃和CaSO₄•2H₂O，在硫酸銨溶液中加入氯化鉀，利用物質(zhì)溶解度分離得到硫酸鉀和氯化銨，氯化銨和D反應生成氨氣和氯化鈣晶體，說明D為CaO，溶于水生成的氫氧化鈣和氯化銨反應得到氯化鈣溶液，濃縮蒸發(fā)得到CaCl₂•6H₂O；
（1）分析判斷反應Ⅰ是石膏和碳在高溫下反應生成氧化鈣，二氧化硫，二氧化碳，水，配平書寫化學方程式為：CaSO₄•2H₂O+C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2CaO+2SO₂↑+CO₂↑+4H₂O↑；
故答案為：CaSO₄•2H₂O+C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2CaO+2SO₂↑+CO₂↑+4H₂O↑；
（2）沉淀F為CaCO₃和CaSO₄•2H₂O，故答案為：CaCO₃和CaSO₄•2H₂O；
（3）檢驗碳酸根離子的存在，可以取少量濾液加入鹽酸，根據(jù)生成氣體現(xiàn)象分析判斷碳酸根離子的存在，實驗方法為：取少許濾液滴加到鹽酸中產(chǎn)生氣泡；
故答案為：取少許濾液滴加到鹽酸中產(chǎn)生氣泡；
（4）氯化鈣結晶水合物（CaCl₂•6H₂O）是目前常用的無機儲熱材料，是因為氯化鈣結晶水合物熔點低易熔化，且無毒，與易溶于水，能導電無關；
故答案為：cd；
（5）依據(jù)圖表數(shù)據(jù)分析可知，二氧化硫氧化為三氧化硫的反應是放熱反應，溫度低利于反應正向進行，但反應速率慢，增大壓強對二氧化硫的轉化率增加不大，所以為提高反應速率，在400°C-500°C，常壓下，二氧化硫轉化率較高，且在此溫度下催化劑活性最大；
故答案為：常壓、400-500℃、催化劑的條件下．

點評 本題考查了物質(zhì)流程分析，反應產(chǎn)物的判斷方法，依據(jù)化學平衡原理選擇生產(chǎn)需要的合適條件，物質(zhì)性質(zhì)和反應過程是解題關鍵，題目難度中等．