Question

14分)某合成氨厂利用附近化工厂副产品CaSO₄设计了以下制备(NH₄)₂SO₄的工艺流程：

请回答以下问题：
（1）天然气中的H₂S杂质常用氨水吸收，产物为NH₄HS。一定条件下向NH₄HS溶液中通入空气，得到单质硫并使吸收液再生，写出再生反应的化学方程式：                          。
（2）工业上在500℃左右使用铁触媒作为催化剂合成NH₃，
①铁触媒中含有Fe^3＋，，则Fe^3＋的核外电子排布式为            
②500℃时，合成塔中的反应为：N₂（g）+3H₂（g）2NH₃（g） ?H= －92.4kJ/mol在密闭条件下，下列示意图能说明反应进行到t₁时刻时达到平衡状态的是   （填字母编号）。

（3）沉淀池中反应的化学方程式为                                       
（4）在上述流程中可以循环使用的X是          （填化学式），从(NH₄)₂SO₄溶液中获得 (NH₄)₂SO₄晶体操作的步骤是是加热浓缩、        、过滤、洗涤、干燥。

Answer 1

（14分）（1）2NH₄HS＋O₂=2S＋2NH₃·H₂O（3分）   
（2）〔Ar〕3d⁵或1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵（2分）    c d（2分） 
（3）CaSO₄＋CO₂＋2NH₃＋H₂O=CaCO₃↓＋(NH₄)₂SO₄（3分）
（4）CO₂（2分） 冷却结晶（2分）。

解析试题分析：（1）天然气中的H₂S杂质常用氨水吸收，产物为NH₄HS。一定条件下向NH₄HS溶液中通入空气，得到单质硫并使吸收液再生，则再生反应的化学方程式是：2NH₄HS＋O₂=2S＋2NH₃·H₂O；（2）①Fe是26号元素，Fe^3＋核外有23个电子，则Fe^3＋的核外电子排布式为〔Ar〕3d⁵或1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵；②当反应达到平衡状态时，各种物质的浓度不变，正反应和逆反应的速率保持不变，各种物质的含量保持不变。A温度越高，反应速率越快，因此不能说在t₁时刻正反应和逆反应的速率最高，错误；b.化学平衡常数与温度有关，与该反应是否达到平衡无关，温度升高，平衡逆向移动，化学平衡常数减小，而图示的是不同温度，平衡常数相同，因此表示错误；c.在t₁时刻，N₂、H₂的浓度都不随时间而改变，因此反应达到平衡，正确；d.该反应是反应前后气体体积不等的反应，由于氢气的含量不变，则总物质的量不变，氢气的物质的量不变，所以反应达到平衡，正确；选项是c、d；（3）在沉淀池中CaSO₄、CO₂、NH₃反应形成CaCO₃沉淀及(NH₄)₂SO₄。反应的化学方程式为CaSO₄＋CO₂＋2NH₃＋H₂O=CaCO₃↓＋(NH₄)₂SO₄；（4）产生的CaCO₃沉淀过滤出来，高温煅烧可得CO₂、CaO,载通入沉淀池中发生反应，因此在上述流程中可以循环使用的X是从(NH₄)₂SO₄溶液中获得 (NH₄)₂SO₄晶体操作的步骤是是加热浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。
考点：考查制备(NH₄)₂SO₄的工艺流程的知识，包括原子的核外电子排布式和化学方程式的书写、化学平衡状态的判断、物质的循环利用、混合物的分离与提纯的知识。