Question

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．以下是有关的工艺流程示意图．试回答：

（1）写出方程式：反应Ⅰ

 

，
（2）写出方程式：反应Ⅱ

 

．
（3）请根据下表和化学平衡知识，分析工业上制硫酸中SO₂的催化氧化的适宜条件是

 

．
表Ⅰ：

压  强/M Pa 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

（4）检验滤液H中含有C

O

2- 3

的方法是

 

．
（5）氯化钙结晶水合物（CaCl₂?6H₂O）是目前常用的无机储热材料，选择的依据是

 

 （填序号）．
a．熔点较低（29℃熔化）  b．能导电  c．易溶于水  d．无毒．

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，EF吸收氨气生成（NH₄）₂CO₃，判断EF为CO₂，H₂O，反应Ⅱ是碳酸铵和石膏反应生成碳酸钙沉淀和硫酸铵溶液，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；
依据分析推断出的物质分析回答问题；

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，EF吸收氨气生成（NH₄）₂CO₃，判断EF为CO₂，H₂O，反应Ⅱ是碳酸铵和石膏反应生成碳酸钙沉淀和硫酸铵溶液，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

高温  .

2CaO+2SO₂↑+CO₂↑+4H₂O↑；
故答案为：CaSO₄?2H₂O+C

高温  .

2CaO+2SO₂↑+CO₂↑+4H₂O↑；
（2）反应Ⅱ是石膏和碳酸铵反应生成碳酸钙沉淀和硫酸铵及水，反应的化学方程式为：CaSO₄?2H₂O+（NH₄）₂CO₃=CaCO₃↓+（NH₄）₂SO₄+2H₂O；
故答案为：CaSO₄?2H₂O+（NH₄）₂CO₃=CaCO₃↓+（NH₄）₂SO₄+2H₂O；
（3）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；
（4）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；
（5）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：a d；

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．