Question

5．某化工厂为了综合利用生产过程中的副产品CaSO₄，与相邻的化肥厂联合设计了一下制备（NH₄）₂SO₄的工业流程如图：

（1）沉淀B高温煅烧反应的化学方程式CaCO₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CaO+CO₂↑，该工艺中可循环使用的物质为CO₂（填化学式）．
（2）沉淀池里物质发生的主要反应的化学方程式为CaSO₄+CO₂+2NH₃+H₂O=CaCO₃↓+（NH₄）₂SO₄．
（3）实验室里操作①称为过滤．操作②的过程是加热浓缩、冷却、结晶，获得（NH₄）₂SO₄晶体．
（4）从绿色化学和资源的综合利用的角度说明上述流程的主要优点是产生的CO₂循环使用；得到的产品和副产品都是有用的物质，无废物产生．

Answer 1

分析 （1）根据题中的反应原理可知沉淀B为碳酸钙，碳酸钙高温煅烧生成氧化钙和二氧化碳，既是反应物也是生成物的物质可以循环使用；
（2）将NH₃和CO₂通入沉淀池中并加入CaSO₄，生成（NH₄）₂SO₄和CaCO₃，
（3）根据使沉淀与溶液分离的方法是过滤，硫酸铵由溶液中结晶析出的方法是冷却热饱和溶液的方法进行分析；
（4）这一实验的主要优点是不污染环境，有些原料可循环使用．

解答 解：（1）依据题中的反应原理可知，硫酸钙、二氧化碳和氨气反应生成碳酸钙沉淀和硫酸铵溶液，所以沉淀B是碳酸钙，碳酸钙在高温的条件下生成氧化钙和二氧化碳，从反应流程中可以看出，二氧化碳既参加了反应，也是碳酸钙分解的生成物，所以该工艺中可循环使用的物质为：CO₂；故填：CaCO₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CaO+CO₂↑；CO₂；
（2）将NH₃和CO₂通入沉淀池中并加入CaSO₄，生成（NH₄）₂SO₄和CaCO₃，发生CaSO₄+CO₂+2NH₃+H₂O=CaCO₃↓+（NH₄）₂SO₄，故填：CaSO₄+CO₂+2NH₃+H₂O=CaCO₃↓+（NH₄）₂SO₄；
（3）使碳酸钙与溶液分离的方法是过滤，实验室进行此操作时，用到的玻璃仪器有玻璃棒、烧杯、漏斗，使硫酸铵从溶液中结晶析出的方法是先加热制成饱和溶液，再降温冷却，结晶析出，所以操作②称为加热浓缩、冷却、结晶；故填：过滤；冷却；
（4）这一实验的主要优点是不污染环境，有些原料可循环使用．故填：产生的CO₂循环使用；得到的产品和副产品都是有用的物质，无废物产生．

点评 本题考查物质的制备实验方案的设计，题目难度中等，注意根据反应物和生成物从质量守恒的角度书写反应的化学方程式．