Question

14分)某合成氨廠利用附近化工廠副產(chǎn)品CaSO₄設(shè)計了以下制備(NH₄)₂SO₄的工藝流程：

請回答以下問題：
（1）天然氣中的H₂S雜質(zhì)常用氨水吸收，產(chǎn)物為NH₄HS。一定條件下向NH₄HS溶液中通入空氣，得到單質(zhì)硫并使吸收液再生，寫出再生反應(yīng)的化學(xué)方程式：                          。
（2）工業(yè)上在500℃左右使用鐵觸媒作為催化劑合成NH₃，
①鐵觸媒中含有Fe^3＋，，則Fe^3＋的核外電子排布式為            
②500℃時，合成塔中的反應(yīng)為：N₂（g）+3H₂（g）2NH₃（g） ?H= －92.4kJ/mol在密閉條件下，下列示意圖能說明反應(yīng)進(jìn)行到t₁時刻時達(dá)到平衡狀態(tài)的是   （填字母編號）。

（3）沉淀池中反應(yīng)的化學(xué)方程式為                                       
（4）在上述流程中可以循環(huán)使用的X是          （填化學(xué)式），從(NH₄)₂SO₄溶液中獲得 (NH₄)₂SO₄晶體操作的步驟是是加熱濃縮、        、過濾、洗滌、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） 冷卻結(jié)晶（2分）。

解析試題分析：（1）天然氣中的H₂S雜質(zhì)常用氨水吸收，產(chǎn)物為NH₄HS。一定條件下向NH₄HS溶液中通入空氣，得到單質(zhì)硫并使吸收液再生，則再生反應(yīng)的化學(xué)方程式是：2NH₄HS＋O₂=2S＋2NH₃·H₂O；（2）①Fe是26號元素，F(xiàn)e^3＋核外有23個電子，則Fe^3＋的核外電子排布式為〔Ar〕3d⁵或1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵；②當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時，各種物質(zhì)的濃度不變，正反應(yīng)和逆反應(yīng)的速率保持不變，各種物質(zhì)的含量保持不變。A溫度越高，反應(yīng)速率越快，因此不能說在t₁時刻正反應(yīng)和逆反應(yīng)的速率最高，錯誤；b.化學(xué)平衡常數(shù)與溫度有關(guān)，與該反應(yīng)是否達(dá)到平衡無關(guān)，溫度升高，平衡逆向移動，化學(xué)平衡常數(shù)減小，而圖示的是不同溫度，平衡常數(shù)相同，因此表示錯誤；c.在t₁時刻，N₂、H₂的濃度都不隨時間而改變，因此反應(yīng)達(dá)到平衡，正確；d.該反應(yīng)是反應(yīng)前后氣體體積不等的反應(yīng)，由于氫氣的含量不變，則總物質(zhì)的量不變，氫氣的物質(zhì)的量不變，所以反應(yīng)達(dá)到平衡，正確；選項是c、d；（3）在沉淀池中CaSO₄、CO₂、NH₃反應(yīng)形成CaCO₃沉淀及(NH₄)₂SO₄。反應(yīng)的化學(xué)方程式為CaSO₄＋CO₂＋2NH₃＋H₂O=CaCO₃↓＋(NH₄)₂SO₄；（4）產(chǎn)生的CaCO₃沉淀過濾出來，高溫煅燒可得CO₂、CaO,載通入沉淀池中發(fā)生反應(yīng)，因此在上述流程中可以循環(huán)使用的X是從(NH₄)₂SO₄溶液中獲得 (NH₄)₂SO₄晶體操作的步驟是是加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥。
考點：考查制備(NH₄)₂SO₄的工藝流程的知識，包括原子的核外電子排布式和化學(xué)方程式的書寫、化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷、物質(zhì)的循環(huán)利用、混合物的分離與提純的知識。