Question

18．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：

請回答以下問題：
（1）合成氨反應(yīng)的化學(xué)方程式是N₂+3H₂$?_{催化劑}^{高溫、高壓}$2NH₃，該反應(yīng)在合成塔（填設(shè)備名稱）中發(fā)生．沉淀池中發(fā)生的主要反應(yīng)方程式是CaSO₄+CO₂+2NH₃+H₂O═CaCO₃↓+（NH₄）₂SO₄，該反應(yīng)能夠發(fā)生的原因是生成的CaCO₃溶解度小于CaSO₄有利于反應(yīng)向正向進行．
（2）在上述流程的沉淀池中通入足量氨氣的目的是一方面提供反應(yīng)物，另一方面使溶液呈堿性有利于CO₂的吸收，可以循環(huán)使用的X是CO₂．
（3）該生產(chǎn)過程中的副產(chǎn)品是生石灰．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)點是該流程中，產(chǎn)生的CO₂循環(huán)使用，得到的產(chǎn)品和副產(chǎn)品都是有用的物質(zhì)，無廢物產(chǎn)生；從物質(zhì)的性質(zhì)和工業(yè)生產(chǎn)實際的角度考慮該流程主要缺陷是由于CaSO₄的溶解度較小，此反應(yīng)的產(chǎn)率會比較低．

Answer 1

分析 由制備（NH₄）₂SO₄的工藝流程可知，合成氨的反應(yīng)在合成塔中進行，發(fā)生的反應(yīng)為N₂+3H₂$?_{催化劑}^{高溫、高壓}$2NH₃，在沉淀池中二氧化碳、氨氣、硫酸鈣反應(yīng)生成碳酸鈣和（NH₄）₂SO₄，過濾得到濾液中含（NH₄）₂SO₄，在煅燒爐中發(fā)生CaCO₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CaO+CO₂↑，則CO₂可在此制備實驗中循環(huán)使用，得到副產(chǎn)品為CaO，以此來解答．

解答 解：（1）合成氨反應(yīng)的化學(xué)方程式是N₂+3H₂$?_{催化劑}^{高溫、高壓}$2NH₃，該反應(yīng)在合成塔中發(fā)生，淀池中發(fā)生的主要反應(yīng)方程式是CaSO₄+CO₂+2NH₃+H₂O═CaCO₃↓+（NH₄）₂SO₄，該反應(yīng)能夠發(fā)生的原因是生成的CaCO₃溶解度小于CaSO₄有利于反應(yīng)向正向進行，
故答案為：N₂+3H₂$?_{催化劑}^{高溫、高壓}$2NH₃；合成塔；CaSO₄+CO₂+2NH₃+H₂O═CaCO₃↓+（NH₄）₂SO₄；生成的CaCO₃溶解度小于CaSO₄有利于反應(yīng)向正向進行；
（2）在上述流程的沉淀池中通入足量氨氣的目的是一方面提供反應(yīng)物，另一方面使溶液呈堿性有利于CO₂的吸收，在煅燒爐中發(fā)生CaCO₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CaO+CO₂↑，則X為CO₂可在此制備實驗中循環(huán)使用，
故答案為：一方面提供反應(yīng)物，另一方面使溶液呈堿性有利于CO₂的吸收；CO₂；
（3）煅燒爐中發(fā)生CaCO₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CaO+CO₂↑，則得到副產(chǎn)品為生石灰，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)點是該流程中，產(chǎn)生的CO₂循環(huán)使用，得到的產(chǎn)品和副產(chǎn)品都是有用的物質(zhì)，無廢物產(chǎn)生，從物質(zhì)的性質(zhì)和工業(yè)生產(chǎn)實際的角度考慮該流程主要缺陷是由于CaSO₄的溶解度較小，此反應(yīng)的產(chǎn)率會比較低，
故答案為：生石灰；該流程中，產(chǎn)生的CO₂循環(huán)使用，得到的產(chǎn)品和副產(chǎn)品都是有用的物質(zhì)，無廢物產(chǎn)生；由于CaSO₄的溶解度較小，此反應(yīng)的產(chǎn)率會比較低．

點評 本題考查物質(zhì)的制備實驗，為高頻考點，把握制備流程、發(fā)生的反應(yīng)、實驗技能為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與實驗?zāi)芰Φ木C合考查，題目難度不大．