Question

13．硫酸銨是化工、染織、醫(yī)藥、皮革等工業(yè)原料．某硫酸工廠利用副產(chǎn)品Y處理尾氣SO₂得到CaSO₄，再與相鄰的合成氨工廠聯(lián)合制備（NH₄）₂SO₄，工藝流程如圖：

請(qǐng)回答以下問(wèn)題：
（1）下列有關(guān)（NH₄）₂SO₄溶液的說(shuō)法正確的是
A．電離方程式：（NH₄）₂SO₄?2NH₄⁺+SO₄^2-
B．水解離子方程式：NH₄⁺+H₂O?NH₃•H₂O+H⁺
C．離子濃度關(guān)系：c（NH₄⁺）+c（H⁺）═c（SO₄^2-）+c（OH^-）
D．微粒濃度大�。篶（NH₄⁺）＞c（SO₄^2-）＞c（H⁺）＞c（NH₃•H₂O）＞c（OH^-）
（2）硫酸工業(yè)中，V₂O₅作催化劑時(shí)發(fā)生反應(yīng)2SO₂+O₂?2SO₃，SO₂的轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)有關(guān)，請(qǐng)根據(jù)下表信息，結(jié)合工業(yè)生產(chǎn)實(shí)際，選擇表中最合適的溫度和壓強(qiáng)分別是420℃、1.01×10⁵Pa．該反應(yīng)420℃時(shí)的平衡常數(shù)＞520℃時(shí)的平衡常數(shù)（填“＞”、“＜”或“=”）．

	1.01×105Pa	5.05×105Pa	1.01×106Pa
420℃	0.9961	0.9972	0.9984
520℃	0.9675	0.9767	0.9852
620℃	0.8520	0.8897	0.9276

（3）在2L密閉容器中模擬接觸法制備三氧化硫時(shí)，若第12分鐘恰好達(dá)到平衡，測(cè)得生成SO₃的物質(zhì)的量為1.2mol，計(jì)算前12分鐘用氧氣表示反應(yīng)速率v（O₂）為0.025mol/（L．min）．
（4）副產(chǎn)品Y是氧化鈣．沉淀池中發(fā)生的主要反應(yīng)方程式是CaSO₄+CO₂+2NH₃+H₂O→CaCO₃↓+（NH₄）₂SO₄．
（5）從綠色化學(xué)和資源綜合利用的角度說(shuō)明上述流程的主要優(yōu)點(diǎn)是產(chǎn)生的CO₂循環(huán)使用，物質(zhì)充分利用，副產(chǎn)品有用，無(wú)污染性物質(zhì)產(chǎn)生．

Answer 1

分析 工業(yè)合成氨的反應(yīng)原理為N₂+3H₂ $\frac{\underline{\;\;催化劑\;\;}}{高溫高壓}$2NH₃，將NH₃和CO₂通入沉淀池中并加入CaSO₄，生成（NH₄）₂SO₄和CaCO₃，發(fā)生CaSO₄+CO₂+2NH₃+H₂O=CaCO₃↓+（NH₄）₂SO₄，CaCO₃在煅燒爐中分解生成CO₂和CaO，CO₂可循環(huán)使用；
（1）A．硫酸銨為強(qiáng)電解質(zhì)，寫(xiě)“=”；
B．水解離子為銨根離子，方程式：NH₄⁺+H₂O?NH₃•H₂O+H⁺；
C．根據(jù)電荷守恒：c（NH₄⁺）+c（H⁺）═2c（SO₄^2-）+c（OH^-）；
D．微粒濃度大�。篶（NH₄⁺）＞c（SO₄^2-）＞c（H⁺）＞c（NH₃•H₂O）＞c（OH^-）；
（2）根據(jù)SO₂的轉(zhuǎn)化率及生產(chǎn)成本來(lái)選擇；根據(jù)溫度對(duì)該反應(yīng)的影響分析；
（3）根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計(jì)算；
（4）沉淀池為NH₃和CO₂通入沉淀池中并加入CaSO₄，生成（NH₄）₂SO₄和CaCO₃，煅燒爐中煅燒CaCO₃得到副產(chǎn)品CaO；
（5）在流程圖中能作反應(yīng)物和生成物的能循環(huán)利用；反應(yīng)物能完全轉(zhuǎn)化為生成物符合綠色化學(xué)理念且能充分利用資源．

解答 解：（1）A．硫酸銨為強(qiáng)電解質(zhì)，電離方程式為：（NH₄）₂SO₄=2NH₄⁺+SO₄^2-，A錯(cuò)誤；
B．水解離子為銨根離子，水解離子方程式：NH₄⁺+H₂O?NH₃•H₂O+H⁺，B正確；
C．根據(jù)電荷守恒：c（NH₄⁺）+c（H⁺）═2c（SO₄^2-）+c（OH^-），C錯(cuò)誤；
D．微粒濃度大�。篶（NH₄⁺）＞c（SO₄^2-）＞c（H⁺）＞c（NH₃•H₂O）＞c（OH^-），D正確；
故答案為：BD；
（2）根據(jù)表可知：因?yàn)闇囟壬�高，轉(zhuǎn)化率減小，SO₂與O₂的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，所以選擇的溫度為420℃，而1.01×10⁵Pa時(shí)SO₂的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很大，再增大壓強(qiáng)，SO₂的轉(zhuǎn)化率提高不大，但會(huì)增加生產(chǎn)成本，所以選擇1.01×10⁵Pa，因?yàn)闇囟壬�高，轉(zhuǎn)化率減小，SO₂與O₂的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，則溫度升高，該反應(yīng)的平衡常數(shù)減小，420℃時(shí)的平衡常數(shù)＞520℃時(shí)的平衡常數(shù)；
故答案為：420℃、1.01×10⁵Pa；＞；
（3）生成SO₃的物質(zhì)的量為1.2mol，反應(yīng)的氧氣為0.6mol，前12分鐘用氧氣表示反應(yīng)速率v（O₂）為$\frac{0.6mol÷2L}{12min}$=0.025mol/（L．min）；
故答案為：0.025mol/（L．min）；
（4）將NH₃和CO₂通入沉淀池中并加入CaSO₄，生成（NH₄）₂SO₄和CaCO₃，發(fā)生CaSO₄+CO₂+2NH₃+H₂O=CaCO₃↓+（NH₄）₂SO₄，CaCO₃在煅燒爐中分解生成CO₂和CaO；
故答案為：氧化鈣；CaSO₄+CO₂+2NH₃+H₂O→CaCO₃↓+（NH₄）₂SO₄；
（5）在流程圖中能作反應(yīng)物和生成物的能循環(huán)利用，可以循環(huán)利用的物質(zhì)有CO₂，反應(yīng)物能完全轉(zhuǎn)化為生成物符合綠色化學(xué)理念且能充分利用資源，所以優(yōu)點(diǎn)是生成的CO₂可循環(huán)使用，CaO可制備硫酸鈣，沒(méi)有廢物生成，無(wú)污染性物質(zhì)產(chǎn)生；
故答案為：產(chǎn)生的CO₂循環(huán)使用，物質(zhì)充分利用，副產(chǎn)品有用，無(wú)污染性物質(zhì)產(chǎn)生．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)的制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，涉及化學(xué)平衡的移動(dòng)等知識(shí)點(diǎn)，題目難度中等，本題注意把握物質(zhì)的性質(zhì)，掌握化合物的性質(zhì)以及工業(yè)生產(chǎn)流程是解題的關(guān)鍵，注意題干信息的學(xué)習(xí)和與應(yīng)用．