Question

20．最近，我国利用生产磷铵排放的废渣磷石膏制取硫酸并联产水泥的技术研究获得成功．具体生产流程如图所示：

请回答下列问题：
（1）操作a的名称是过滤，实验室中进行此操作的非玻璃仪器或用品有铁架台（含铁圈）、滤纸；在实验室中操作b的名称是蒸发浓缩、冷却结晶．
（2）在装置a中还生成两种酸式盐，它们的化学式分别是NH₄H₂PO₄、（NH₄）₂HPO₄．
（3）依题意猜测固体A中一定含有的物质的化学式是CaSO₄（结晶部分不写）．
（4）“热交换器”是利用“废热”预热参与反应的SO₂和O₂，除此之外还可利用硫酸工业的“废热”发电．
（5）SO₃在吸收塔（填设备名称）中用98%的浓硫酸吸收转化为发烟硫酸．

Answer 1

分析 （1）操作a是把固体与液体分开，应为过滤；过滤需要烧杯、漏斗、玻璃棒、铁架台（含铁圈）、滤纸等；操作b是由溶液中析出晶体，应萃取蒸发浓缩、冷却结晶等操作；磷酸受热容易分解，在结晶时应采用低温蒸发结晶；
（2）装置a中磷酸与氨气发生反应，可以生成（NH₄）₃PO₄、（NH₄）₂HPO₄、NH₄H₂PO₄；
（3）由信息可知生产磷铵排放的废渣磷石膏制取硫酸，磷灰石的主要成分是Ca₃（PO₄）₂，在萃取槽中与硫酸发生反应，有磷酸生成，结合流程中硫酸制备，故固体A应为CaSO₄；
（4）根据流程，热交换内将二氧化硫转化成三氧化硫，根据二氧化硫转化成三氧化硫的条件回答；
（5）工业上三氧化硫在吸收塔里被浓硫酸吸收转化为发烟硫酸．

解答 解：（1）由向装置a中通入氨气和加入磷酸可知，在装置a中生成磷铵，结合通过操作b、a后有磷铵这种“产物”出现，故操作b为蒸发浓缩、冷却结晶，操作a为过滤，过滤操作需要漏斗、玻璃棒、烧杯、铁架台（含铁圈）和滤纸等仪器，从溶液中析出晶体的方法是：将溶液蒸发浓缩、冷却结晶可得相应晶体，
故答案为：过滤；铁架台（含铁圈）、滤纸；蒸发浓缩、冷却结晶；
（2）装置a中磷酸与氨气发生反应，磷酸是三元酸，可以生成（NH₄）₃PO₄、（NH₄）₂HPO₄、NH₄H₂PO₄三种盐，其中（NH₄）₂HPO₄、NH₄H₂PO₄两种酸式盐，
故答案为：（NH₄）₂HPO₄、NH₄H₂PO₄；
（3）由信息可知生产磷铵排放的废渣磷石膏制取硫酸，磷灰石的主要成分是Ca₃（PO₄）₂，在萃取槽中与硫酸发生反应，有磷酸生成，结合流程中硫酸制备，故固体A应为CaSO₄，
故答案为：CaSO₄；
（4）根据流程，热交换内将二氧化硫转化成三氧化硫，而二氧化硫转化成三氧化硫需要加热，所以“热交换器”是利用“废热”预热即将参与反应的SO₂和O₂，除此之外还可利用硫酸工业的“废热”取暖或发电等，
故答案为：参与反应的SO₂和O₂；发电；
（5）工业生产时在吸收塔中用98%的浓硫酸吸收三氧化硫，防止三氧化硫直接溶于水后放出大量的热，从而使水沸腾，产生大量酸雾，影响三氧化硫的吸收，
故答案为：吸收塔； 98%的浓硫酸．

点评 本题考查了物质分离与提纯方法的综合应用，题目难度中等，明确实验目的为解答关键，注意掌握化学实验基本操作方法，试题培养了学生的分析能力及化学实验能力．