Question

12．某化工廠為了綜合利用生產(chǎn)過程中的副產(chǎn)品CaSO₄，與相鄰的合成氨廠聯(lián)合設(shè)計了以下制備（NH₄）₂SO₄的工藝流程．回答下列問題：

（1）工業(yè)合成氨所需氮氣來自空氣，常用物理方法獲；該方法是蒸餾液態(tài)空氣或者液化；
（2）工業(yè)合成氨反應(yīng)的化學(xué)方程式是N₂+3H₂$?_{催化劑}^{高溫、高壓}$2NH₃
（3）沉淀池中發(fā)生反應(yīng)的主要方程式是CaSO₄+CO₂+2NH₃+H₂O=CaCO₃↓+（NH₄）₂SO₄
（4）上述生產(chǎn)流程中，有關(guān)NH₃的作用及說明正確的是AB
A．提供制各產(chǎn)品所需的氮元素
B．增大CO₃^2-的濃度促進(jìn)反應(yīng)發(fā)生
C．作反應(yīng)的催化劑
（5）可以循環(huán)使用的X是CO₂．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)點是生成的CO₂可循環(huán)使用，CaO可制備硫酸鈣，沒有廢物生成．
（6）寫出硫酸鈣的其它一種用途生產(chǎn)水泥或石膏．

Answer 1

分析 工業(yè)合成氨的反應(yīng)原理為N₂+3H₂ $?_{催化劑}^{高溫、高壓}$2NH₃，將NH₃和CO₂通入沉淀池中并加入CaSO₄，生成（NH₄）₂SO₄和CaCO₃，發(fā)生CaSO₄+CO₂+2NH₃+H₂O=CaCO₃↓+（NH₄）₂SO₄，CaCO₃在煅燒爐中分解生成CO₂和CaO，CO₂可循環(huán)使用；
（1）工業(yè)合成氨所需氮氣來自空氣，常用蒸餾空氣或者液化的物理方法獲得；
（2）根據(jù)反應(yīng)物、生成物及反應(yīng)條件書寫方程式；
（3）硫酸鈣和二氧化碳、氨氣、水反應(yīng)生成碳酸鈣和硫酸銨；
（4）A．氨氣、二氧化碳、硫酸鈣和水反應(yīng)生成硫酸銨；
B．增大反應(yīng)物濃度平衡正向移動；
C．氨氣是反應(yīng)物；
（5）在流程圖中能作反應(yīng)物和生成物的能循環(huán)利用；反應(yīng)物能完全轉(zhuǎn)化為生成物符合綠色化學(xué)理念且能充分利用資源；
（6）硫酸鈣能用于生產(chǎn)水泥或石膏．

解答 解：工業(yè)合成氨的反應(yīng)原理為N₂+3H₂ $?_{催化劑}^{高溫、高壓}$2NH₃，將NH₃和CO₂通入沉淀池中并加入CaSO₄，生成（NH₄）₂SO₄和CaCO₃，發(fā)生CaSO₄+CO₂+2NH₃+H₂O=CaCO₃↓+（NH₄）₂SO₄，CaCO₃在煅燒爐中分解生成CO₂和CaO，CO₂可循環(huán)使用；
（1）工業(yè)合成氨所需氮氣來自空氣，常用蒸餾空氣或者液化的物理方法獲得，故答案為：蒸餾液態(tài)空氣或者液化；
（2）在高溫、高壓、催化劑條件下氮氣和氫氣發(fā)生化合反應(yīng)生成氨氣，反應(yīng)方程式為N₂+3H₂ $?_{催化劑}^{高溫、高壓}$2NH₃，
故答案為：N₂+3H₂ $?_{催化劑}^{高溫、高壓}$2NH₃；
（3）硫酸鈣和二氧化碳、氨氣、水反應(yīng)生成碳酸鈣和硫酸銨，反應(yīng)方程式為CaSO₄+CO₂+2NH₃+H₂O=CaCO₃↓+（NH₄）₂SO₄，
故答案為：CaSO₄+CO₂+2NH₃+H₂O=CaCO₃↓+（NH₄）₂SO₄；
（4）A．氨氣、二氧化碳、硫酸鈣和水反應(yīng)生成硫酸銨，所以氨氣提供制各產(chǎn)品所需的氮元素
，故A正確；
B．增大反應(yīng)物濃度平衡正向移動，所以增大CO₃^2-的濃度促進(jìn)反應(yīng)發(fā)生
，故B正確；
C．氨氣是反應(yīng)物，而不是催化劑，故C錯誤；
故選AB；
（5）在流程圖中能作反應(yīng)物和生成物的能循環(huán)利用，可以循環(huán)利用的物質(zhì)有CO₂，反應(yīng)物能完全轉(zhuǎn)化為生成物符合綠色化學(xué)理念且能充分利用資源，所以優(yōu)點是生成的CO₂可循環(huán)使用，CaO可制備硫酸鈣，沒有廢物生成，故答案為：CO₂；生成的CO₂可循環(huán)使用，CaO可制備硫酸鈣，沒有廢物生成；
（6）硫酸鈣能用于生產(chǎn)水泥或石膏，故答案為：生產(chǎn)水泥或石膏．

點評 本題考查物質(zhì)的制備實驗方案的設(shè)計，題目難度中等，本題注意把握物質(zhì)的性質(zhì)，注意根據(jù)反應(yīng)物和生成物從質(zhì)量守恒的角度書寫反應(yīng)的化學(xué)方程式．