Question

10．某化工廠為了綜合利用生產(chǎn)過程中的副產(chǎn)品CaSO₄，與相鄰的化肥廠聯(lián)合設(shè)計了如圖制備（NH₄）₂SO₄的工藝流程．

①根據(jù)質(zhì)量守恒定律，請完成上述流程中沉淀池內(nèi)發(fā)生的主要反應(yīng)的化學(xué)方程式：
CO₂+2NH₃+CaSO₄+H₂O→CaCO₃↓+（NH₄）₂SO₄，
②操作a的名稱是過濾，實驗室中進行此操作時，用到的玻璃儀器除玻璃棒、燒杯外，還需漏斗．獲得（NH₄）₂SO₄晶體在農(nóng)業(yè)上可用作氮肥，要注意不可和熟石灰等堿性物質(zhì)混合施用或保存．
③煅燒爐中發(fā)生反應(yīng)的基本類型是分解反應(yīng)，副產(chǎn)品Y為CaO．生產(chǎn)流程中能被循環(huán)利用的物質(zhì)是CO₂．
④向沉淀池中加入CaSO₄懸濁液后，需先通入足量NH₃，再通入CO₂的原因：氨氣的溶解度大，使溶液顯堿性，有利于CO₂的溶解，生成大量的CO₃^2-，促進CaSO₄轉(zhuǎn)化為CaCO₃，同時生成（NH₄）₂SO₄．
⑤從綠色化學(xué)和資源綜合利用的角度說明上述流程的主要優(yōu)點是流程中產(chǎn)生的CO₂可循環(huán)利用，得到的副產(chǎn)物和產(chǎn)物都是有用的物質(zhì)，無廢物產(chǎn)生．

Answer 1

分析 本題是根據(jù)侯氏制堿法原理，將微溶的CaSO₄轉(zhuǎn)化為化肥（NH₄）₂SO₄的工藝流程：
①化學(xué)反應(yīng)遵守質(zhì)量守恒定律，即反應(yīng)過程中元素種類不變，原子種類也不變，CO₂+2NH₃+CaSO₄+H₂O→____↓+（NH₄）₂SO₄此反應(yīng)是非氧化還原反應(yīng)并結(jié)合反應(yīng)前的元素種類，可確定求知物；
②沉淀池里得到不溶物，操作a的目的將沉淀從水溶液里分離出來的，典型的固液分離，很好選擇分離方法，過濾操作需要的儀器是燒杯、玻璃棒及三角漏斗三種玻璃儀器，化學(xué)肥料施用時要注意堿性肥料與酸性肥料不能混合使用；
③煅燒爐中發(fā)生的反應(yīng)是碳酸鈣在高溫下分解，產(chǎn)物是氧化鈣和二氧化碳；
④CO₂在水中的溶解度小，先通入氨氣可增加溶液的堿性，可提高CO₂的溶解量；
⑤綠色化學(xué)的理念是原子利用率為100%，對環(huán)境無污染，可從這二個方面及資源豐富，成本低等考慮．

解答 解：①化學(xué)反應(yīng)的過程元素和原子的種類不變，且原子數(shù)目也沒有培減，CO₂+2NH₃+CaSO₄+H₂O→__↓+（NH₄）₂SO₄，從元素的種類看，求知物中含有碳、鈣元素，從原子守恒來看，還應(yīng)該有氧元素，因為CaSO₄→（NH₄）₂SO₄保持部分氧原子守恒，再結(jié)合反應(yīng)中得到沉淀，可知未知物為碳酸鈣，故答案為：CaCO₃；
②操作a的目的是固液分離，操作名稱為過濾，過濾操作需要的玻璃儀器有玻璃棒、燒杯、漏斗，則還需要漏斗，氮肥（NH₄）₂SO₄在使用時其水溶液因NH4+的水解顯酸性，熟石灰顯堿性，二者混合使用會有氨氣生成，降低肥效，故答案為：過濾；漏斗；堿性；
③鍛燒爐中發(fā)生的反應(yīng)為CaCO₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CaO+CO₂↑，屬分解反應(yīng)，因需向沉淀池中通CO₂，故產(chǎn)物中的CO₂為可循環(huán)利用的物質(zhì)，另一種產(chǎn)物CaO為副產(chǎn)品Y，故答案為：分解反應(yīng)；CaO；CO₂；
④二氧化碳在中性或酸性溶液里的溶解度小，溶液里的CO₃^2-濃度低，先通氨氣，因氨氣的溶解度大，使溶液顯堿性，有利于CO₂的溶解，生成大量的CO₃^2-，促進CaSO₄轉(zhuǎn)化為CaCO₃，同時生成（NH₄）₂SO₄，故答案為：氨氣的溶解度大，使溶液顯堿性，有利于CO₂的溶解，生成大量的CO₃^2-，促進CaSO₄轉(zhuǎn)化為CaCO₃，同時生成（NH₄）₂SO₄；
⑤根據(jù)綠色化學(xué)的理念，產(chǎn)物CO₂可循環(huán)利用，副產(chǎn)品CaO及（NH₄）₂SO₄都是有用的物質(zhì)，降低了生成成本，故答案為：流程中產(chǎn)生的CO₂可循環(huán)利用，得到的副產(chǎn)物和產(chǎn)物都是有用的物質(zhì)，無廢物產(chǎn)生．

點評 無機流程題，考查制備原理、混合物的分離提純及綠色化學(xué)理念，難度不大，但對學(xué)生的解題能力的提高，特別是鞏固雙基有顯效果．