Question

14．石膏（CaSO₄•2H₂O）是某些化工生产中的副产物，其可用作医学材料和建筑材料，也可将石膏转化为硫酸钾肥料和氯化钙水合物储热材料，以下是石膏转化为硫酸钾和氯化钙的工艺流程示意图．

（1）本工艺中所用的原料除CaSO₄•2H₂O、KCl、H₂O外，还需要CaCO₃、NH₃；
（2）“吸收”工艺过程中，分别将CO₂、NH₃通入水中，反应生成（NH₄）₂CO₃，实际操作中为生成较多的（NH₄）₂CO₃，应先在水中通氨气，理由是氨气在水中溶解度较大，先通入氨气使溶液呈碱性，可大量吸收二氧化碳气体，生成较多的（NH₄）₂CO₃；
（3）写出向石膏悬浊液中加入（NH₄）₂CO₃溶液后发生反应的离子方程式：CaSO₄+CO₃^2-=CaCO₃+SO₄^2-；
（4）过滤I所得滤液中的溶质主要是（NH₄）₂SO₄，也可能含有未完全反应的（NH₄）₂CO₃，检验（NH₄）₂CO₃是否存在的方法是取滤液少许于试管中，滴加盐酸，若有气泡产生则说明存在（NH₄）₂CO₃；
（5）滤液A中主要的溶质为NH₄Cl；
（6）上述工艺流程中是如何体现“绿色化学”思想的？碳酸钙用于制水泥原料、硫酸钙和氯化钾转化为硫酸钾和氯化钙、氨在工艺中循环使用等（原子利用率高，没有有害物质排放到环境中）．．

Answer 1

分析 流程图分析：吸收环节：2NH₃+CO₂+H₂O生成碳酸铵；转化Ⅰ环节：碳酸铵和石膏悬浊液反应生成CaCO₃+（NH₄）₂SO₄，经过滤后分离；转化Ⅱ：（NH₄）₂SO₄和KCl的饱和溶液反应得到NH₄Cl和K₂SO₄经过滤Ⅱ分离；蒸氨环节的为CaO、H₂O、NH₄Cl生成为CaCl₂．6H₂O和NH₃．
（1）根据箭头的方向判断不难得出最初的原料．加入的原料箭头指向方框；箭线上面的物质为中间产物，箭头指向的产物；
（2）CO₂的溶液呈酸性，碱性溶液可以提高CO₂的溶解度；降温、加压也可以提高气体CO₂的溶解度；
（3）根据流程图可知，石膏悬浊液中加入碳酸铵溶液后过滤，得到碳酸钙与硫酸铵；CaSO₄微溶且为悬浊液、CaCO₃不溶，所以二者在离子方程式中均不拆；然后配平即可；
（4）根据碳酸根离子与酸反应能生成二氧化碳考虑；
（5）过滤Ⅱ析出硫酸钾，硫酸钾是氯化钾和硫酸铵发生复分解生成硫酸钾和氯化铵；
（6）根据绿色化学的特点进行分析．碳酸钙用于制水泥原料、硫酸钙和氯化钾转化为硫酸钾和氯化钙、氨在工艺中循环使用等（原子利用率高，没有有害物质排放到环境中．

解答 解：（1）由流程图可知，吸收环节：2NH₃+CO₂+H₂O生成碳酸铵；转化Ⅰ环节：碳酸铵和石膏悬浊液反应生成CaCO₃+（NH₄）₂SO₄，经过滤后分离；转化Ⅱ：（NH₄）₂SO₄和KCl的饱和溶液反应得到NH₄Cl和K₂SO₄经过滤Ⅱ分离；蒸氨环节的为CaO、H₂O、NH₄Cl生成为CaCl₂．6H₂O和NH₃；故答案为：CaCO₃； NH₃；
（2）CO₂的溶液呈酸性，碱性溶液可以提高CO₂的溶解度，在本实验中铵根离子，所以可以通入氨气来提高通入氨气（或降温、加压）；降温、加压也可以提高气体CO₂的溶解度；
故答案为：氨气；氨气在水中溶解度较大，先通入氨气使溶液呈碱性，可大量吸收二氧化碳气体，生成较多的（NH₄）₂CO₃；
（3）根据流程图可知，石膏悬浊液中加入碳酸铵溶液后过滤得到碳酸钙与硫酸铵，CaSO₄微溶且为悬浊液、CaCO₃不溶，所以在离子方程式中均不拆；然后配平即可；故答案为：CaSO₄+CO₃^2-=CaCO₃+SO₄^2-；
（4）碳酸根离子与酸反应能生成二氧化碳，所以可以用稀盐酸来验证碳酸根离子；故答案为：取滤液少许于试管中，滴加盐酸，若有气泡产生则说明存在（NH₄）₂CO₃；
（5）过滤Ⅱ析出硫酸钾，硫酸钾是氯化钾和硫酸铵发生复分解生成硫酸钾和氯化铵，所以滤液A为氯化铵，故答案为：NH₄Cl；
（6）由绿色化学的特点可知，碳酸钙用于制水泥原料、硫酸钙和氯化钾转化为硫酸钾和氯化钙、氨在工艺中循环使用等（原子利用率高，没有有害物质排放到环境中），故答案为：碳酸钙用于制水泥原料、硫酸钙和氯化钾转化为硫酸钾和氯化钙、氨在工艺中循环使用等（原子利用率高，没有有害物质排放到环境中）．

点评 本题为工艺流程题，涉及原料、产品的判断、方程式的书写、检验、绿色化学等．做推断题时要充分利用所给的信息，结合自己已学过的知识，进行有依据性的推测，难度较大．