Question

15．“低碳”既是时尚，也是环保要求．“低碳”在工业生产中意义重大，充分利用原材料，不排放或减少排放“三废”，不同工厂联合生产等都是很好的“低碳”生产方式．如图是几个工厂利用废气、废渣（液）联合生产化肥硫酸铵的工艺：

请回答下列问题：
（1）工艺操作①②分别为液化、过滤．
（2）工业合成氨的化学方程式为N₂+3H₂ $\frac{\underline{\;\;催化剂\;\;}}{高温高压}$2NH₃．
（3）写出生成“产品”的离子方程式：CaSO₄+2NH₃+CO₂+H₂O=CaCO₃↓+2NH₄⁺+SO₄^2-．
（4）检验合成氨厂废气中是否含有氨气的方法是用湿润的红色石蕊试纸放在管口处，若试纸变蓝，证明废气中有NH₃
（5）副产品的化学式为CaO．该联合生产工艺中可以循环使用的物质是CO₂．

Answer 1

分析 煤和水蒸气反应生成氢气，利用空气中氮气和氢气在高温高压催化剂作用下反应生成氨气镁燃烧生成的二氧化碳、生成的氨气和硫酸钙仪器进入沉淀池中发生反应生成碳酸钙沉淀和产品，碳酸钙煅烧得到副产品氧化钙，生成的二氧化碳进入沉淀池循环使用
（1）操作①是将空气液化后蒸馏分离出氧气，获得氮气；操作②为分离固体与溶液；　
（2）工业合成氨是高温高压催化剂条件下反应生成氨气；
（3）“产品”为（NH₄）₂SO₄，反应物为CaSO₄悬浊液、CO₂、NH₃等，产物除（NH₄）₂SO₄外还有CaCO₃，据此写出反应的离子方程式；
（4）通常用湿润的红色石蕊试纸检验NH₃；
（5）煅烧碳酸钙后可生成二氧化碳和氧化钙，氧化钙为副产品，二氧化碳可循环利用．

解答 解：（1）合成氨原料之一氮气来源于空气，分离方法是将空气液化后蒸发分离出O₂获得N₂，所以操作①为液化；将沉淀池中的混合物经过滤可得到产品和沉淀，则操作②为过滤，
故答案为：液化；过滤；
（2）工业合成氨的化学方程式为：N₂+3H₂$\frac{\underline{\;\;催化剂\;\;}}{高温高压}$2NH₃，故答案为：N₂+3H₂$\frac{\underline{\;\;催化剂\;\;}}{高温高压}$2NH₃；
（3）“产品”是（NH₄）₂SO₄，反应物是CaSO₄悬浊液、CO₂、NH₃等，产物除（NH₄）₂SO₄外还有CaCO₃，其中离子方程中CaSO₄悬浊液要写分子式，反应化学方程式为：CaSO₄+CO₂+2NH₃+H₂O═CaCO₃↓+（NH₄）₂SO₄，改写成离子方程式为：CaSO₄+2NH₃+CO₂+H₂O=CaCO₃↓+2NH₄⁺+SO₄^2-，
故答案为：CaSO₄+2NH₃+CO₂+H₂O=CaCO₃↓+2NH₄⁺+SO₄^2-；
（4）利用湿润的红色石蕊试纸检验NH₃，操作方法为：用湿润的红色石蕊试纸放在管口处，若试纸变蓝，证明废气中有NH₃，
故答案为：用湿润的红色石蕊试纸放在管口处，若试纸变蓝，证明废气中有NH₃；
（5）CaCO₃煅烧可生成CO₂和CaO，其中CO₂可循环使用，CaO为副产品，
故答案为：CaO；CO₂．

点评 本题考查了物质制备方案的设计，题目难度中等，明确制备流程及发生反应原理为解答关键，注意掌握化学实验基本操作方法，试题侧重考查学生的分析能力及化学实验能力．