Question

【題目】某化工廠為綜合利用生產(chǎn)過程中的副產(chǎn)品CaSO4，與相鄰的化肥廠聯(lián)合設(shè)計(jì)了制備(NH4)2SO4的工藝流程．

（工藝流程及原理）

沉淀池中發(fā)生的主要化學(xué)反應(yīng)為：CO2+2NH3+CaSO4+H2O=CaCO3↓+(NH4)2SO4

（討論交流）

（1）操作a的名稱是______，若在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行此操作，用到的玻璃儀器除玻璃棒、燒杯外，還需要______。

（2）經(jīng)操作a后得到的固體物質(zhì)在煅燒爐中高溫分解生成X和Y兩種物質(zhì)，該工藝中，Y被作為原料之一循環(huán)利用．Y的化學(xué)式為______。

（3）沉淀池中也可能生成少量NH4HCO3，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為______。

（硫酸銨化肥等級(jí)測(cè)定）

（1）判斷(NH4)2SO4化肥中有無(wú)NH4HCO3：取少量試樣溶于水，滴加足量的______，無(wú)氣泡產(chǎn)生，則可判斷該化肥中不存在NH4HCO3。

（2）化肥中氮元素含量的測(cè)定（已確定該化肥中不存在NH4HCO3雜質(zhì)）：

（查閱資料）

①已知：，氨氣極易溶于水，其水溶液為氨水．氨水呈堿性，不穩(wěn)定，易揮發(fā)．

②工業(yè)判斷硫酸銨化肥等級(jí)指標(biāo)如下：

指標(biāo) 項(xiàng)目	優(yōu)等品	合格品
氮（N）含量	≥21.0%	≥20.5%

（實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)）

按圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．

（1）實(shí)驗(yàn)過程中，往燒瓶中加入足量濃氫氧化鈉溶液，并加熱使硫酸銨充分反應(yīng)完全轉(zhuǎn)化為NH3．

（2）燒杯中的試劑是為了吸收產(chǎn)生的氨氣，下列最適宜的試劑是______（填序號(hào)）；

①水；②濃HCl；③稀H2SO4；④NaOH溶液

燒杯中干燥管的作用是______。

（交流討論）

實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)認(rèn)為，用上述實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)得的結(jié)果可能會(huì)出現(xiàn)下列情況．

（1）甲同學(xué)認(rèn)為：應(yīng)在實(shí)驗(yàn)裝置A、B之間增加一個(gè)裝有______（填“濃硫酸“或“堿石灰”）的干燥裝置，否則實(shí)驗(yàn)測(cè)得的硫酸銨化肥含氮量可能偏高．

（2）乙同學(xué)認(rèn)為：在實(shí)驗(yàn)裝置A、B之間增加正確的干燥裝置后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，測(cè)得的硫酸銨化肥含氮量可能偏低，理由是______。

（實(shí)驗(yàn)測(cè)定）

經(jīng)討論后，他們改進(jìn)了實(shí)驗(yàn)裝置，排除了可能產(chǎn)生誤差的因素，重新進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。取硫酸銨化肥樣品13.5 g進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，測(cè)得B裝置增重與反應(yīng)時(shí)間的關(guān)系如圖所示．請(qǐng)通過計(jì)算判斷該化肥的等級(jí)．計(jì)算過程：_____；該化肥的等級(jí)為______品。

Answer 1

【答案】過濾 漏斗 CO2 鹽酸（HCl）、硫酸（H2SO4）等 ③ 防止倒吸 堿石灰 缺少趕盡反應(yīng)裝置中殘留氨氣的裝置（或有氨氣殘留在裝置中） 20.7% 合格

【解析】

討論交流：（1）a操作的目的是把混合物分成固體和液體兩部分，故該操作為：過濾；

過濾操作中用到的玻璃儀器有：玻璃棒、燒杯、漏斗；

（2）沉淀池中發(fā)生的主要化學(xué)反應(yīng)為：，故過濾后得到的固體物質(zhì)是碳酸鈣，在煅燒爐中高溫分解生成氧化鈣和二氧化碳兩種物質(zhì)，由圖示知，二氧化碳是可反復(fù)利用的，故Y是：CO2；

（3）沉淀池中，氨氣可與二氧化碳和水反應(yīng)生成碳酸氫氨，常溫下反應(yīng)，則該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：；

硫酸銨化肥等級(jí)測(cè)定：（1）碳酸氫氨可與酸反應(yīng)生成二氧化碳?xì)怏w，有氣泡放出現(xiàn)象，所以可加入鹽酸（HCl）、硫酸（H2SO4）或硝酸（HNO3）等判斷是否存在，故填：稀鹽酸或稀硫酸；

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：（2）①水，②濃HCl，③稀H2SO4，④NaOH溶液四種物質(zhì)中，水不如酸吸收效果好，但鹽酸易揮發(fā)，不能采用，氫氧化鈉與氨氣不反應(yīng)，所以選③；

停止加熱時(shí)，裝置B中的溶液容易被倒吸入燒瓶，使燒瓶炸裂，故干燥管的作用是：防止倒吸；

交流討論：（1）A中可能產(chǎn)生水蒸氣，水蒸氣和氨氣一起被B裝置吸收，從而使氮含量的測(cè)定結(jié)果偏大，故應(yīng)在A和B中間增加一個(gè)干燥裝置，但濃硫酸不但可吸收水蒸氣，也吸收氨氣，所以只能用堿石灰，故填：堿石灰；

（2）要使結(jié)果準(zhǔn)確，還要保證A中的氨氣全部被B吸收，圖中缺少趕盡反應(yīng)裝置中殘留氨氣的裝置（或有氨氣殘留在裝置中），故填：缺少趕盡反應(yīng)裝置中殘留氨氣的裝置（或有氨氣殘留在裝置中）；

實(shí)驗(yàn)測(cè)定：

計(jì)算過程：

增重的3.4g為氨氣的質(zhì)最．

設(shè)13.5g樣品中含有(NH4)2SO4的質(zhì)量為x

x=13.2g

該化肥中氮元素的質(zhì)量為：

該化肥中氮元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：

20.5%≤20.7%≤21.0%，為合格品。