Question

14．石膏（CaSO₄•2H₂O）是某些化工生產(chǎn)中的副產(chǎn)物，其可用作醫(yī)學(xué)材料和建筑材料，也可將石膏轉(zhuǎn)化為硫酸鉀肥料和氯化鈣水合物儲熱材料，以下是石膏轉(zhuǎn)化為硫酸鉀和氯化鈣的工藝流程示意圖．

（1）本工藝中所用的原料除CaSO₄•2H₂O、KCl、H₂O外，還需要CaCO₃、NH₃；
（2）“吸收”工藝過程中，分別將CO₂、NH₃通入水中，反應(yīng)生成（NH₄）₂CO₃，實(shí)際操作中為生成較多的（NH₄）₂CO₃，應(yīng)先在水中通氨氣，理由是氨氣在水中溶解度較大，先通入氨氣使溶液呈堿性，可大量吸收二氧化碳?xì)怏w，生成較多的（NH₄）₂CO₃；
（3）寫出向石膏懸濁液中加入（NH₄）₂CO₃溶液后發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：CaSO₄+CO₃^2-=CaCO₃+SO₄^2-；
（4）過濾I所得濾液中的溶質(zhì)主要是（NH₄）₂SO₄，也可能含有未完全反應(yīng)的（NH₄）₂CO₃，檢驗(yàn)（NH₄）₂CO₃是否存在的方法是取濾液少許于試管中，滴加鹽酸，若有氣泡產(chǎn)生則說明存在（NH₄）₂CO₃；
（5）濾液A中主要的溶質(zhì)為NH₄Cl；
（6）上述工藝流程中是如何體現(xiàn)“綠色化學(xué)”思想的？碳酸鈣用于制水泥原料、硫酸鈣和氯化鉀轉(zhuǎn)化為硫酸鉀和氯化鈣、氨在工藝中循環(huán)使用等（原子利用率高，沒有有害物質(zhì)排放到環(huán)境中）．．

Answer 1

分析 流程圖分析：吸收環(huán)節(jié)：2NH₃+CO₂+H₂O生成碳酸銨；轉(zhuǎn)化Ⅰ環(huán)節(jié)：碳酸銨和石膏懸濁液反應(yīng)生成CaCO₃+（NH₄）₂SO₄，經(jīng)過濾后分離；轉(zhuǎn)化Ⅱ：（NH₄）₂SO₄和KCl的飽和溶液反應(yīng)得到NH₄Cl和K₂SO₄經(jīng)過濾Ⅱ分離；蒸氨環(huán)節(jié)的為CaO、H₂O、NH₄Cl生成為CaCl₂．6H₂O和NH₃．
（1）根據(jù)箭頭的方向判斷不難得出最初的原料．加入的原料箭頭指向方框；箭線上面的物質(zhì)為中間產(chǎn)物，箭頭指向的產(chǎn)物；
（2）CO₂的溶液呈酸性，堿性溶液可以提高CO₂的溶解度；降溫、加壓也可以提高氣體CO₂的溶解度；
（3）根據(jù)流程圖可知，石膏懸濁液中加入碳酸銨溶液后過濾，得到碳酸鈣與硫酸銨；CaSO₄微溶且為懸濁液、CaCO₃不溶，所以二者在離子方程式中均不拆；然后配平即可；
（4）根據(jù)碳酸根離子與酸反應(yīng)能生成二氧化碳考慮；
（5）過濾Ⅱ析出硫酸鉀，硫酸鉀是氯化鉀和硫酸銨發(fā)生復(fù)分解生成硫酸鉀和氯化銨；
（6）根據(jù)綠色化學(xué)的特點(diǎn)進(jìn)行分析．碳酸鈣用于制水泥原料、硫酸鈣和氯化鉀轉(zhuǎn)化為硫酸鉀和氯化鈣、氨在工藝中循環(huán)使用等（原子利用率高，沒有有害物質(zhì)排放到環(huán)境中．

解答 解：（1）由流程圖可知，吸收環(huán)節(jié)：2NH₃+CO₂+H₂O生成碳酸銨；轉(zhuǎn)化Ⅰ環(huán)節(jié)：碳酸銨和石膏懸濁液反應(yīng)生成CaCO₃+（NH₄）₂SO₄，經(jīng)過濾后分離；轉(zhuǎn)化Ⅱ：（NH₄）₂SO₄和KCl的飽和溶液反應(yīng)得到NH₄Cl和K₂SO₄經(jīng)過濾Ⅱ分離；蒸氨環(huán)節(jié)的為CaO、H₂O、NH₄Cl生成為CaCl₂．6H₂O和NH₃；故答案為：CaCO₃； NH₃；
（2）CO₂的溶液呈酸性，堿性溶液可以提高CO₂的溶解度，在本實(shí)驗(yàn)中銨根離子，所以可以通入氨氣來提高通入氨氣（或降溫、加壓）；降溫、加壓也可以提高氣體CO₂的溶解度；
故答案為：氨氣；氨氣在水中溶解度較大，先通入氨氣使溶液呈堿性，可大量吸收二氧化碳?xì)怏w，生成較多的（NH₄）₂CO₃；
（3）根據(jù)流程圖可知，石膏懸濁液中加入碳酸銨溶液后過濾得到碳酸鈣與硫酸銨，CaSO₄微溶且為懸濁液、CaCO₃不溶，所以在離子方程式中均不拆；然后配平即可；故答案為：CaSO₄+CO₃^2-=CaCO₃+SO₄^2-；
（4）碳酸根離子與酸反應(yīng)能生成二氧化碳，所以可以用稀鹽酸來驗(yàn)證碳酸根離子；故答案為：取濾液少許于試管中，滴加鹽酸，若有氣泡產(chǎn)生則說明存在（NH₄）₂CO₃；
（5）過濾Ⅱ析出硫酸鉀，硫酸鉀是氯化鉀和硫酸銨發(fā)生復(fù)分解生成硫酸鉀和氯化銨，所以濾液A為氯化銨，故答案為：NH₄Cl；
（6）由綠色化學(xué)的特點(diǎn)可知，碳酸鈣用于制水泥原料、硫酸鈣和氯化鉀轉(zhuǎn)化為硫酸鉀和氯化鈣、氨在工藝中循環(huán)使用等（原子利用率高，沒有有害物質(zhì)排放到環(huán)境中），故答案為：碳酸鈣用于制水泥原料、硫酸鈣和氯化鉀轉(zhuǎn)化為硫酸鉀和氯化鈣、氨在工藝中循環(huán)使用等（原子利用率高，沒有有害物質(zhì)排放到環(huán)境中）．

點(diǎn)評 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)、綠色化學(xué)等．做推斷題時(shí)要充分利用所給的信息，結(jié)合自己已學(xué)過的知識，進(jìn)行有依據(jù)性的推測，難度較大．