Question

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

（1）工業(yè)合成氨所需氮?dú)鈦?lái)自空氣，常用物理方法獲；該方法是蒸餾液態(tài)空氣；原料氣氫氣中常含有少量CO、CO₂、H₂S等雜質(zhì)，必須除去這些雜質(zhì)的原因是防止催化劑中毒．
（2）工業(yè)合成氨反應(yīng)的化學(xué)方程式是N₂+3H₂$\frac{\underline{\;\;催化劑\;\;}}{高溫高壓}$2NH₃，該反應(yīng)在合成塔（填設(shè)備名稱(chēng)）中進(jìn)行．
（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，該反應(yīng)能夠發(fā)生的原因是生成碳酸鈣溶解度小于硫酸鈣，有利于反應(yīng)向正向進(jìn)行．
（4）上述生產(chǎn)流程中，有關(guān)NH₃的作用及說(shuō)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(shuō)明上述流程的主要優(yōu)點(diǎn)是該流程中產(chǎn)生的CO₂的可以循環(huán)利用，得到的產(chǎn)物和副產(chǎn)物都有用，無(wú)廢棄物產(chǎn)生．
（6）寫(xiě)出硫酸鈣的其它一種用途生產(chǎn)水泥石膏．

Answer 1

分析 （1）工業(yè)合成氨所需氮?dú)鈦?lái)自空氣，常用蒸餾空氣的物理方法獲得；原料氣氫氣中常含有少量CO、CO₂、H₂S等雜質(zhì)，會(huì)引起催化劑中毒，必須除去；
（2）氮?dú)夂蜌錃庠诟邷馗邏�、催化劑條件下反應(yīng)生成氨氣，該反應(yīng)在合成塔中進(jìn)行，催化劑為鐵觸媒；
（3）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，得以發(fā)生的原因是沉淀轉(zhuǎn)化的問(wèn)題；
（4）根據(jù)氨在生產(chǎn)生活中的使用分析；
（5）碳酸鈣高溫下分解生成氧化鈣和二氧化碳，二氧化碳可以循環(huán)利用，氧化鈣為副產(chǎn)品；從反應(yīng)原理及可循環(huán)利用物質(zhì)、副產(chǎn)品及是否有污染物生成等角度分析；
（6）硫酸鈣可以生產(chǎn)水泥石膏等．

解答 解：（1）工業(yè)合成氨所需氮?dú)鈦?lái)自空氣，常用蒸餾空氣的物理方法獲得；原料氣氫氣中常含有少量CO、CO₂、H₂S等雜質(zhì)，會(huì)引起催化劑中毒，必須除去，
故答案為：蒸餾液態(tài)空氣；防止催化劑中毒；
（2）氮?dú)夂蜌錃庠诟邷馗邏骸⒋呋瘎�條件下反應(yīng)生成氨氣，該反應(yīng)在合成塔中進(jìn)行，
故答案為：N₂+3H₂$\frac{\underline{\;\;催化劑\;\;}}{高溫高壓}$2NH₃；合成塔；
（3）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，得以發(fā)生的原因是碳酸鈣的溶解性比硫酸鈣小，有利于反應(yīng)向正方向進(jìn)行，
故答案為：CaSO₄+CO₂+2NH₃+H₂O=CaCO₃↓+（NH₄）₂SO₄；生成碳酸鈣溶解度小于硫酸鈣，有利于反應(yīng)向正向進(jìn)行；
（4）上述生產(chǎn)流程中，氨氣的作用是提供制各產(chǎn)品所需的氮元素，增大CO₃^2-的濃度促進(jìn)反應(yīng)發(fā)生，不作為催化劑，
故答案為：AB；
（5））CaCO₃在煅燒爐中分解生成CO₂和CaO，CO₂可循環(huán)使用，副產(chǎn)品為生石灰，根據(jù)反應(yīng)流程離子，該反應(yīng)的有利點(diǎn)為：生成的CO₂可循環(huán)使用，CaO可制備硫酸鈣，沒(méi)有廢物生成，
故答案為：CO₂；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(wú)廢物產(chǎn)生；
（6）硫酸鈣的用途可以是生產(chǎn)水泥，石膏等，
故答案為：生產(chǎn)水泥，石膏．

點(diǎn)評(píng) 本題考查工業(yè)合成氨，題目難度中等，明確合成流程及反應(yīng)原理為解答關(guān)鍵，試題側(cè)重考查學(xué)生的分析、理解能力及靈活應(yīng)用基礎(chǔ)知識(shí)的能力，（2）為易錯(cuò)點(diǎn)，需要從難溶物溶解平均及其轉(zhuǎn)化實(shí)質(zhì)角度考慮．