Question

11．磷石膏是磷氨廠生產(chǎn)硫酸和磷酸所排放的廢渣（主要成分為CaSO₄•2H₂O），大量堆積既占用土地，又易造成環(huán)境污染和硫資源的浪費(fèi)，所以可從資源綜合利用的角度將磷石膏轉(zhuǎn)化成硫酸鉀和氯化鈣晶體，工藝流程如下：

請(qǐng)回答以下問題：
（1）為了提高原料的利用率，吸收流程中通入CO₂和NH₃的先后順序最好為先通入NH₃，后通入CO₂．
（2）碳酸銨溶液與磷石膏懸濁溶液混合后發(fā)生轉(zhuǎn)化I的離子反應(yīng)方程式為CaSO₄+CO₃^2-?CaCO₃+SO₄²．
（3）工藝流程中除了所給出的CaCO₃、CaSO₄•2H₂O、NH₃、H₂O等原料外，在轉(zhuǎn)化Ⅱ的過(guò)程中還需要加入KCl原料．
（4）①過(guò)濾Ⅱ后所得濾液NH₄Cl溶液，確認(rèn)其中含有Cl^-的方法是：取濾液少量與試管中，滴加足量的硝酸鋇或氫氧化鋇至無(wú)沉淀生成，靜置后取上層清夜少量與另一支試管中，滴加稀硝酸至溶液呈酸性后，再滴加硝酸銀溶液，如果有白色沉淀生成，即可證明原濾液中含有氯離子；
②氯化鈣結(jié)晶水合物（CaCl₂•6H₂O）是目前常用的無(wú)機(jī)儲(chǔ)熱材料，選擇的依據(jù)是因?yàn)閍d（選填序號(hào)）；
A．熔點(diǎn)較低（29℃熔化）   b．能導(dǎo)電   c．能制冷  d．無(wú)毒
③已知不同溫度下K₂SO₄在100g水中達(dá)到飽和時(shí)溶解的量如下表：

溫度（℃）	0	20	60
K2SO4溶解的量（g）	7.4	11.1	18.2

60℃時(shí)K₂SO₄的飽和溶液945.6g冷卻到0℃，可析出K₂SO₄晶體86.4g．
（5）上述工藝流程中循環(huán)利用的物質(zhì)是NH₃；還有一種物質(zhì)，只要其純凈，也可以被循環(huán)利用，它是CaCO₃（均填化學(xué)式）．

Answer 1

分析 由流程圖可知，吸收環(huán)節(jié)：2NH₃+CO₂+H₂O生成碳酸銨；轉(zhuǎn)化Ⅰ環(huán)節(jié)：碳酸銨和石膏懸濁液反應(yīng)生成CaCO₃+（NH₄）₂SO₄，經(jīng)過(guò)濾后分離；轉(zhuǎn)化Ⅱ：（NH₄）₂SO₄和KCl的飽和溶液反應(yīng)得到NH₄Cl和K₂SO₄經(jīng)過(guò)濾Ⅱ分離；蒸氨環(huán)節(jié)的為CaO、H₂O、NH₄Cl生成為CaCl₂．6H₂O和NH₃，
（1）從CO₂在水中的溶解度不大、而NH₃極易溶于水來(lái)分析；
（2）根據(jù)流程圖可知，石膏懸濁液中加入碳酸銨溶液后過(guò)濾，得到碳酸鈣與硫酸銨；CaSO₄微溶且為懸濁液、CaCO₃不溶，所以二者在離子方程式中均不拆；然后配平即可；
（3）根據(jù)原子守恒和制備物質(zhì)過(guò)程中不引入新雜質(zhì)離子的原則分析；
（4）①先除雜，再用稀硝酸酸化的硝酸銀溶液檢驗(yàn)；
②氯化鈣結(jié)晶水合物（CaCl₂•6H₂O）是目前常用的無(wú)機(jī)儲(chǔ)熱材料，是因?yàn)槁然�鈣結(jié)晶水合物熔點(diǎn)低易熔化，且無(wú)毒，與易溶于水，能導(dǎo)電無(wú)關(guān)；
③根據(jù)圖表不同溫度下的溶解度，結(jié)合飽和溶液質(zhì)量之比等于析出晶體質(zhì)量之比計(jì)算；
（5）根據(jù)綠色化學(xué)的特點(diǎn)進(jìn)行分析．碳酸鈣用于制水泥原料、硫酸鈣和氯化鉀轉(zhuǎn)化為硫酸鉀和氯化鈣、氨在工藝中循環(huán)使用等（原子利用率高，沒有有害物質(zhì)排放到環(huán)境中．

解答 解：（1）氨氣極易溶于水，而二氧化碳微溶于水，先通入氨氣，溶液呈堿性，再通入二氧化碳?xì)怏w可之更多地轉(zhuǎn)化為HCO₃^-，故答案為：先通入NH₃，后通入CO₂；
（2）根據(jù)流程圖可知，石膏懸濁液中加入碳酸銨溶液后過(guò)濾得到碳酸鈣與硫酸銨，CaSO₄微溶且為懸濁液、CaCO₃不溶，所以在離子方程式中均不拆；然后配平即可，故答案為：CaSO₄+CO₃^2-?CaCO₃+SO₄^2-；
（3）由流程圖可知，加入CaCO₃、（NH₄）₂SO₄、NH₃、H₂O反應(yīng)，在過(guò)濾Ⅱ后濾液中有硫酸鉀，制備的產(chǎn)物中含有氯元素，根據(jù)原子守恒和不引入雜質(zhì)的原則，還需要補(bǔ)充KCl溶液，
故答案為：KCl；  
（4）①首先要除去雜質(zhì)硫酸根離子，再取濾液少量與試管中，滴加足量的硝酸鋇或氫氧化鋇至無(wú)沉淀生成，靜置后取上層清夜少量與另一支試管中，滴加稀硝酸至溶液呈酸性后，再滴加硝酸銀溶液，如果有白色沉淀生成，即可證明原濾液中含有氯離子，
故答案為：取濾液少量與試管中，滴加足量的硝酸鋇或氫氧化鋇至無(wú)沉淀生成，靜置后取上層清夜少量與另一支試管中，滴加稀硝酸至溶液呈酸性后，再滴加硝酸銀溶液，如果有白色沉淀生成，即可證明原濾液中含有氯離子；
②氯化鈣結(jié)晶水合物（CaCl₂•6H₂O）是目前常用的無(wú)機(jī)儲(chǔ)熱材料，是因?yàn)槁然�鈣結(jié)晶水合物熔點(diǎn)低易熔化，且無(wú)毒，與易溶于水，能導(dǎo)電無(wú)關(guān)，
故答案為：ad；
③根據(jù)圖表不同溫度下的溶解度，結(jié)合飽和溶液質(zhì)量之比等于析出晶體質(zhì)量之比計(jì)算，（100+18.2）：（18.2-7.4）=945.6：x
x=86.4g，
故答案為：86.4； 
（5）由綠色化學(xué)的特點(diǎn)可知，碳酸鈣用于制水泥原料、硫酸鈣和氯化鉀轉(zhuǎn)化為硫酸鉀和氯化鈣；氨在工藝中循環(huán)使用等（原子利用率高，沒有有害物質(zhì)排放到環(huán)境中），
故答案為：NH₃；CaCO₃．

點(diǎn)評(píng) 本題為工藝流程題，涉及原料、產(chǎn)品的判斷、方程式的書寫、離子檢驗(yàn)、綠色化學(xué)等，做推斷題時(shí)要充分利用所給的信息，結(jié)合自己已學(xué)過(guò)的知識(shí)，進(jìn)行有依據(jù)性的推測(cè)，難度較大．