Question

11．某化學(xué)小組在實(shí)驗(yàn)中利用CaSO₄、NH₃、CO₂制備（NH₄）₂SO₄，其工藝流程如下．

回答下列問(wèn)題：
（1）操作Ⅰ的名稱為過(guò)濾；操作Ⅱ一系列操作包括蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾．
（2）X物質(zhì)為NH₃（填化學(xué)式，下同），Y物質(zhì)為CO₂，可循環(huán)利用的物質(zhì)的有NH₃，CO₂．
（3）圖2中裝置不能用于實(shí)驗(yàn)室制氨氣的是甲（填序號(hào)）．

選擇氨氣的制取裝置后，再用圖3裝置收集干燥的氨氣，并制取硫酸銨溶液，連接的順序（用接口序號(hào)字母表示）是：a接d，e接g，f接c，b接h．

上述裝置中CCl₄的作用是防倒吸．
（4）要測(cè)定所制得的硫酸銨純度，取10.0g樣品，完全溶于水，向溶液中滴加過(guò)量的氯化鋇溶液，過(guò)濾、洗滌、干燥后稱量固體的質(zhì)量為13.98g．所制得硫酸銨的純度為79.2%．

Answer 1

分析 硫酸鈣懸濁液通入足量的氨氣，使溶液成堿性，再通適量的二氧化碳，與溶液中的氨水、硫酸鈣懸濁液反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀和硫酸銨溶液，經(jīng)過(guò)過(guò)濾分離得到碳酸鈣沉淀再煅燒生成生石灰，而旅游硫酸銨經(jīng)過(guò)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶，過(guò)濾、洗滌、干燥得到硫酸銨晶體；
（1）常見物質(zhì)的分離提純方法；
（2）中性條件下CO₂的溶解度很小，但是氨氣易溶于水，得到的堿性溶液易和二氧化碳反應(yīng)，能把CaSO₄完全轉(zhuǎn)化為CaCO₃；
（3）氨氣的實(shí)驗(yàn)室制備、凈化、尾氣吸收；
（4）測(cè)定所制得的硫酸銨純度，使硫酸根離子完全沉淀，求得硫酸銨的物質(zhì)的量、質(zhì)量．

解答 解：硫酸鈣懸濁液通入足量的氨氣，使溶液成堿性，再通適量的二氧化碳，與溶液中的氨水、硫酸鈣懸濁液反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀和硫酸銨溶液，經(jīng)過(guò)過(guò)濾分離得到碳酸鈣沉淀再煅燒生成生石灰，而旅游硫酸銨經(jīng)過(guò)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶，過(guò)濾、洗滌、干燥得到硫酸銨晶體；
（1）由分析知：B為碳酸鈣沉淀和硫酸銨溶液，分離二者的實(shí)驗(yàn)操作應(yīng)為：過(guò)濾，濾液硫酸銨溶液，使硫酸銨在溶液中析出的方法為：先加熱制成飽和溶液
（蒸發(fā)濃縮）再降溫冷卻，結(jié)晶析出（冷卻結(jié)晶），過(guò)濾；
故答案為：過(guò)濾；冷卻結(jié)晶；
（2）中性條件下CO₂的溶解度很小，但是氨氣易溶于水，得到的堿性溶液易和二氧化碳反應(yīng)，能把CaSO₄完全轉(zhuǎn)化為CaCO₃，往CaSO₄懸濁液中加入NH₃后，發(fā)生反應(yīng)如下：CaSO₄+2NH₃+2H₂O?Ca（OH）₂+（NH₄）₂SO₄，向其中加入CO₂可以生成CaCO₃，平衡向正方向移動(dòng)，有利于（NH₄）₂SO₄的生成，則X為NH₃，Y為CO₂；根據(jù)反應(yīng)流程得知：工藝流程中生成NH₃和CO₂，也需要使用NH₃和CO₂，可循環(huán)利用的物質(zhì)的有NH₃，CO₂；
故答案為：NH₃；CO₂； NH₃，CO₂；
（3）甲：氯化銨受熱分解成氨氣和氯化氫，但氨氣和氯化氫一冷卻馬上又可以化合成氯化銨，這個(gè)方案很難制氨氣；
乙：氨水中存在平衡關(guān)系：NH₃+H₂O═NH₃•H₂O═NH₄⁺+OH^-，加熱濃氨水，氨氣溶解度降低，從溶液中逸出，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，可以制取氨氣；
丙：熟石灰和氯化銨混合后加熱可以制取氨氣，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2NH₄Cl+Ca（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O，可以制取氨氣；
丁：利用CaO與H₂O劇烈反應(yīng)，生成Ca（OH）₂，放出大量熱，促進(jìn)NH₃•H₂O的分解及NH₃的揮發(fā)逸出，又由于Ca（OH）₂是強(qiáng)堿，也促進(jìn)NH₃•H₂O的分解及NH₃的揮發(fā)逸出，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：NH₃•H₂O+CaO═NH₃↑+Ca（OH）₂，可以制取氨氣；故選甲；
選擇氨氣的制取裝置后，再用圖3裝置收集干燥的氨氣，并制取硫酸銨溶液，順序?yàn)椋褐茪庋b置、干燥裝置、集氣裝置、吸收裝置、尾氣處理裝置；連接的順序（用接口序號(hào)字母表示）是：de，gf，cb，h；
上述裝置中，水的密度比四氯化碳小，浮在四氯化碳的上面，四氯化碳不能和氨氣反應(yīng)，也不溶解氨氣，該裝置既能夠吸收易溶性氣體，又能夠防止倒吸；
故答案為：甲；d；e；g；f；c；b；h；防倒吸；
（4）要測(cè)定所制得的硫酸銨純度，取10.0g樣品，完全溶于水，向溶液中滴加過(guò)量的氯化鋇溶液，目的是使硫酸根離子完全沉淀，靜置向上層清液再滴加氯化鋇就不會(huì)有沉淀生成，可以檢驗(yàn)氯化鋇是否已過(guò)量；
向溶液中滴加過(guò)量的氯化鋇溶液，過(guò)濾、洗滌、干燥后的固體為硫酸鋇，質(zhì)量為13.98g，n（BaSO₄）=$\frac{m}{M}$=$\frac{13.98g}{233g/mol}$=0.06mol，n（（NH_4^）2SO₄）=n（SO₄²⁺）=n（BaSO₄）=0.06mol，m（（NH_4^）2SO₄）=n•M=0.06mol×132g/mol=7.92g，硫酸銨的純度=$\frac{7.92g}{10.0g}$×100%=79.2%；
故答案為：79.2%．

點(diǎn)評(píng) 本題為工藝流程題，涉及原料、產(chǎn)品的判斷、方程式的書寫、檢驗(yàn)、氣體的制備等．做題時(shí)要充分利用所給的信息，結(jié)合自己已學(xué)過(guò)的知識(shí)，進(jìn)行有依據(jù)性的推測(cè)、計(jì)算，難度較大．