Question

1．工業(yè)上向氨化的CaSO₄懸濁液中通入適量CO₂，可制取（NH₄）₂SO₄，其流程如圖K26-3所示，已知CaSO₄的K_sp=2.4×10^-4，請回答有關問題：

（1）向甲中通入過量CO₂否（填“是”或“否”）有利于CaCO₃和（NH₄）₂SO₄的生成，原因是CO₃^2-轉(zhuǎn)化為HCO₃^-，CO₃^2-濃度減小，不利于CaSO₄轉(zhuǎn)化為CaCO₃．
（2）直接蒸干濾液得到的（NH₄）₂SO₄主要含有的雜質(zhì)是（NH₄）₂CO₃（填含量最多的一種）．
（3）生成1mol （NH₄）₂SO₄消耗的氨氣b
a．等于2mol　b．大于2mol　c．無法確定
（4）寫出上述流程中可以循環(huán)利用的一種物質(zhì)CO₂．

Answer 1

分析 中性條件下CO₂的溶解度很小，但是氨氣易溶于水，得到的氨水易和二氧化碳反應，所以CaSO₄懸濁液先通入足量的氨氣，然后通入適量的二氧化碳，發(fā)生反應CO₂+2NH₃•H₂O═（NH₄）₂CO₃，產(chǎn)生高濃度的CO₃^2-，從而發(fā)生反應CaSO₄+CO₃^2-═CaCO₃↓+SO₄^2-，過濾濾液為硫酸銨，濾渣為CaCO₃，煅燒碳酸鈣，碳酸鈣高溫煅燒生成氧化鈣和二氧化碳，反應的化學方程式為CaCO₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CaO+CO₂↑，收集其產(chǎn)物CO₂，CO₂可被循環(huán)使用．
（1）若通入過量CO₂，CO₂與CO₃^2-反應轉(zhuǎn)化為HCO₃^-，從而使CO₃^2-濃度減小，不利于反應CaSO₄+CO₃^2-═CaCO₃↓+SO₄^2-，減小CaSO₄轉(zhuǎn)化為CaCO₃，所以通入過量的CO₂不利于CaCO₃和（NH₄）₂SO₄的生成；
（2）根據(jù)溶液中存在的離子分析，溶液中存在CO₃^2-、SO₄^2-、NH₄⁺，直接蒸干濾液得到的（NH₄）₂SO₄主要含有碳酸鹽雜質(zhì)；
（3）根據(jù)原子N守恒知，生成1mol（NH₄）₂SO₄至少消耗2molNH₃，陰含有（NH₄）₂CO₃，所以氨氣量大于2mol；
（4）煅燒CaCO₃時可收集其產(chǎn)物CO₂，循環(huán)使用．

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、硫酸鈣懸濁液反應生成碳酸鈣沉淀和硫酸銨溶液，經(jīng)過過濾分離得到碳酸鈣沉淀再煅燒生成生石灰，而濾液硫酸銨經(jīng)過蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶，過濾、洗滌、干燥得到硫酸銨晶體．
（1）向甲中通入適量CO₂，其目的是發(fā)生反應CO₂+2NH₃•H₂O═（NH₄）₂CO₃，產(chǎn)生高濃度的CO₃^2-，從而發(fā)生反應CaSO₄+CO₃^2-═CaCO₃↓+SO₄^2-，若通入過量CO₂，CO₃^2-轉(zhuǎn)化為HCO₃^-，不利于沉淀的轉(zhuǎn)化，
故答案為：否；CO₃^2-轉(zhuǎn)化為HCO₃^-，CO₃^2-濃度減小，不利于CaSO₄轉(zhuǎn)化為CaCO₃；
（2）已知溶液中存在CO₃^2-、SO₄^2-、NH₄⁺，所以直接蒸干濾液得到的（NH₄）₂SO₄主要含有的雜質(zhì)是（NH₄）₂CO₃，
故答案為：（NH₄）₂CO₃；
（3）溶液中除含有（NH₄）₂SO₄外，還含有（NH₄）₂CO₃，根據(jù)守恒，可知生成1 mol（NH₄）₂SO₄消耗的氨氣大于2 mol，
故答案為：b；
（4）濾渣為CaCO₃，煅燒碳酸鈣，碳酸鈣高溫煅燒生成氧化鈣和二氧化碳，反應的化學方程式為CaCO₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CaO+CO₂↑，收集其產(chǎn)物CO₂，CO₂可被循環(huán)使用
在煅燒CaCO₃時可收集其產(chǎn)物CO₂，所以CO₂可被循環(huán)使用，
故答案為：CO₂．

點評 本題考查了工業(yè)生成硫酸銨方法，解答本題時要充分理解圖中提供的信息，理解流程、理順物質(zhì)的相互轉(zhuǎn)化和注意制備的原理是解答關鍵，本題難度中等．