Question

12．利用磷肥生产中形成的副产物石膏（CaSO₄•2H₂O）生产硫酸，同时得到硫酸钾肥料和氯化钙水合物储热材料，无论是从经济效益、资源综合利用还是从环境保护角度都具有重要意义．以下是有关的工艺流程示意图．

请回答下列问题：
（1）反应①的化学方程式是CaSO₄•2H₂O+C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2CaO+2SO₂↑+CO₂↑+4H₂O↑；
（2）沉淀F含有CaCO₃和CaSO₄•2H₂O（填化学式）等物质，可作为生产水泥的主要原料；
（3）检验滤液E中含有CO^2-₃的方法是取少许滤液滴加到盐酸中产生气泡（用简要文字回答）；
（4）氯化钙结晶水合物（CaCl₂•6H₂O）是目前常用的无机储热材料，主要选择的依据是cd（填序号）
a．能导电    b．易溶于水    c．熔点较低（29℃熔化）  d．无毒
（5）工业制硫酸的精制炉气中，SO₂平衡转化率与温度及压强关系如下表：

压强/MPa 转化率/% 温度/℃	0.1	0.5	1	10
400	99.2	99.6	99.7	99.9
500	93.5	96.9	97.8	99.3
600	73.7	85.8	89.5	96.4

分析上表数据，你认为工业上制硫酸中SO₂的催化氧化的适宜条件是常压、400-500℃、催化剂的条件下．

Answer 1

分析 工业上以磷肥生产形成的副产物石膏（CaSO₄•2H₂O）与焦炭为原料可生产硫酸，同时可以得到硫酸钾肥料和氯化钙水合物储热材料，依据流程图分析可知，生成硫酸的步骤中，A为SO₂，B为SO₃，CO₂，H₂O吸收氨气生成（NH₄）₂CO₃，碳酸铵和石膏反应生成碳酸钙沉淀和硫酸铵溶液，沉淀F为CaCO₃和CaSO₄•2H₂O，在硫酸铵溶液中加入氯化钾，利用物质溶解度分离得到硫酸钾和氯化铵，氯化铵和D反应生成氨气和氯化钙晶体，说明D为CaO，溶于水生成的氢氧化钙和氯化铵反应得到氯化钙溶液，浓缩蒸发得到CaCl₂•6H₂O．

解答 解：工业上以磷肥生产形成的副产物石膏（CaSO₄•2H₂O）与焦炭为原料可生产硫酸，同时可以得到硫酸钾肥料和氯化钙水合物储热材料，依据流程图分析可知，生成硫酸的步骤中，A为SO₂，B为SO₃，CO₂，H₂O吸收氨气生成（NH₄）₂CO₃，碳酸铵和石膏反应生成碳酸钙沉淀和硫酸铵溶液，沉淀F为CaCO₃和CaSO₄•2H₂O，在硫酸铵溶液中加入氯化钾，利用物质溶解度分离得到硫酸钾和氯化铵，氯化铵和D反应生成氨气和氯化钙晶体，说明D为CaO，溶于水生成的氢氧化钙和氯化铵反应得到氯化钙溶液，浓缩蒸发得到CaCl₂•6H₂O；
（1）分析判断反应Ⅰ是石膏和碳在高温下反应生成氧化钙，二氧化硫，二氧化碳，水，配平书写化学方程式为：CaSO₄•2H₂O+C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2CaO+2SO₂↑+CO₂↑+4H₂O↑；
故答案为：CaSO₄•2H₂O+C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2CaO+2SO₂↑+CO₂↑+4H₂O↑；
（2）沉淀F为CaCO₃和CaSO₄•2H₂O，故答案为：CaCO₃和CaSO₄•2H₂O；
（3）检验碳酸根离子的存在，可以取少量滤液加入盐酸，根据生成气体现象分析判断碳酸根离子的存在，实验方法为：取少许滤液滴加到盐酸中产生气泡；
故答案为：取少许滤液滴加到盐酸中产生气泡；
（4）氯化钙结晶水合物（CaCl₂•6H₂O）是目前常用的无机储热材料，是因为氯化钙结晶水合物熔点低易熔化，且无毒，与易溶于水，能导电无关；
故答案为：cd；
（5）依据图表数据分析可知，二氧化硫氧化为三氧化硫的反应是放热反应，温度低利于反应正向进行，但反应速率慢，增大压强对二氧化硫的转化率增加不大，所以为提高反应速率，在400°C-500°C，常压下，二氧化硫转化率较高，且在此温度下催化剂活性最大；
故答案为：常压、400-500℃、催化剂的条件下．

点评 本题考查了物质流程分析，反应产物的判断方法，依据化学平衡原理选择生产需要的合适条件，物质性质和反应过程是解题关键，题目难度中等．