Question

18．某化工厂为了综合利用生产过程中的副产品CaSO₄，与相邻的合成氨厂联合设计了以下制备（NH₄）₂SO₄的工艺流程：

请回答以下问题：
（1）合成氨反应的化学方程式是N₂+3H₂$?_{催化剂}^{高温、高压}$2NH₃，该反应在合成塔（填设备名称）中发生．沉淀池中发生的主要反应方程式是CaSO₄+CO₂+2NH₃+H₂O═CaCO₃↓+（NH₄）₂SO₄，该反应能够发生的原因是生成的CaCO₃溶解度小于CaSO₄有利于反应向正向进行．
（2）在上述流程的沉淀池中通入足量氨气的目的是一方面提供反应物，另一方面使溶液呈碱性有利于CO₂的吸收，可以循环使用的X是CO₂．
（3）该生产过程中的副产品是生石灰．从绿色化学和资源综合利用的角度说明上述流程的主要优点是该流程中，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；从物质的性质和工业生产实际的角度考虑该流程主要缺陷是由于CaSO₄的溶解度较小，此反应的产率会比较低．

Answer 1

分析 由制备（NH₄）₂SO₄的工艺流程可知，合成氨的反应在合成塔中进行，发生的反应为N₂+3H₂$?_{催化剂}^{高温、高压}$2NH₃，在沉淀池中二氧化碳、氨气、硫酸钙反应生成碳酸钙和（NH₄）₂SO₄，过滤得到滤液中含（NH₄）₂SO₄，在煅烧炉中发生CaCO₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CaO+CO₂↑，则CO₂可在此制备实验中循环使用，得到副产品为CaO，以此来解答．

解答 解：（1）合成氨反应的化学方程式是N₂+3H₂$?_{催化剂}^{高温、高压}$2NH₃，该反应在合成塔中发生，淀池中发生的主要反应方程式是CaSO₄+CO₂+2NH₃+H₂O═CaCO₃↓+（NH₄）₂SO₄，该反应能够发生的原因是生成的CaCO₃溶解度小于CaSO₄有利于反应向正向进行，
故答案为：N₂+3H₂$?_{催化剂}^{高温、高压}$2NH₃；合成塔；CaSO₄+CO₂+2NH₃+H₂O═CaCO₃↓+（NH₄）₂SO₄；生成的CaCO₃溶解度小于CaSO₄有利于反应向正向进行；
（2）在上述流程的沉淀池中通入足量氨气的目的是一方面提供反应物，另一方面使溶液呈碱性有利于CO₂的吸收，在煅烧炉中发生CaCO₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CaO+CO₂↑，则X为CO₂可在此制备实验中循环使用，
故答案为：一方面提供反应物，另一方面使溶液呈碱性有利于CO₂的吸收；CO₂；
（3）煅烧炉中发生CaCO₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CaO+CO₂↑，则得到副产品为生石灰，从绿色化学和资源综合利用的角度说明上述流程的主要优点是该流程中，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，从物质的性质和工业生产实际的角度考虑该流程主要缺陷是由于CaSO₄的溶解度较小，此反应的产率会比较低，
故答案为：生石灰；该流程中，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；由于CaSO₄的溶解度较小，此反应的产率会比较低．

点评 本题考查物质的制备实验，为高频考点，把握制备流程、发生的反应、实验技能为解答的关键，侧重分析与实验能力的综合考查，题目难度不大．