Question

7．某合成氨廠利用附近化工廠副產品CaSO₄設計了以下制備（NH₄）₂SO₄的工藝流程：

請回答以下問題：
（1）天然氣中的H₂S雜質常用氨水吸收，產物為NH₄HS．一定條件下向NH₄HS溶液中通入空氣，
得到單質硫并使吸收液再生，寫出再生反應的化學方程式：2NH₄HS+O₂$\frac{\underline{\;一定條件\;}}{\;}$2NH₃•H₂O+2S↓．
（2）工業上在500℃左右使用鐵觸媒作為催化劑合成NH_3：
①鐵觸媒中含有Fe³⁺，則Fe在元素周期表中的位置為第四周期，第ⅤⅢ族
②500℃時，合成塔中的反應為：N₂（g）+3H₂（g）?2NH₃g）△H=-92.4kJ/mol在密閉條下，下列示意圖能說明反應進行到t₁時刻時達到平衡狀態的是c、d（填字母編號）．

（3）沉淀池中反應的化學方程式為CaSO₄+CO₂+2NH₃+H₂O=CaCO₃↓+（NH₄）₂SO₄
（4）在上述流程中可以循環使用的X是CO₂（填化學式），從（NH₄）₂SO₄溶液中獲得（NH₄）₂SO₄晶體操作的步驟是加熱濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥．

Answer 1

分析 （1）H₂S雜質常用氨水吸收，產物為NH₄HS，一定條件下向NH₄HS溶液中通入空氣，得到單質硫并使吸收液再生，反應過程中生成一水合氨，依據原子守恒和電子守恒配平書寫化學方程式；
（2）①根據Fe為26號元素結合核外電子排布式判斷周期表中的位置；
②平衡狀態是指外界一定各組份的濃度、物質的量、質量分數、速率不再隨時間的改變而改變的動態平衡狀態，據此分析；
（3）將NH₃和CO₂通入沉淀池中并加入CaSO₄，生成（NH₄）₂SO₄和CaCO₃；
（4）由工藝流程可知，CaCO₃在煅燒爐中分解生成CO₂和CaO，CO₂循環使用，從溶液中獲取晶體應采取蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾等操作．

解答 解：（1）H₂S雜質常用氨水吸收，產物為NH₄HS，一定條件下向NH₄HS溶液中通入空氣，得到單質硫并使吸收液再生，反應過程中生成一水合氨，依據原子守恒和電子守恒配平書寫化學方程式為：2NH₄HS+O₂$\frac{\underline{\;一定條件\;}}{\;}$2NH₃•H₂O+2S↓；
故答案為：2NH₄HS+O₂$\frac{\underline{\;一定條件\;}}{\;}$2NH₃•H₂O+2S↓；
（2）①因為Fe為26號元素，核外電子排布式為[Ar]3d⁶4s²，則Fe在元素周期表中的位置為第四周期，第ⅤⅢ族，故答案為：第四周期，第ⅤⅢ族；
②平衡狀態是指外界一定各組份的濃度、物質的量、質量分數、速率不再隨時間的改變而改變的動態平衡狀態，
a、t₁時刻正反應速率最大，不是不變，故a不選；
b、溫度不變，平衡常數不變，故b不選；
c、t₁時刻，各物質的量不再隨時間的變化而變化，故選c；
d、t₁時刻，氫氣的體積分數不再隨時間的改而改變，故選d；
故答案為：c、d；
（3）將NH₃和CO₂通入沉淀池中并加入CaSO₄，生成（NH₄）₂SO₄和CaCO₃，發生CaSO₄+CO₂+2NH₃+H₂O=CaCO₃↓+（NH₄）₂SO₄，
故答案為：CaSO₄+CO₂+2NH₃+H₂O=CaCO₃↓+（NH₄）₂SO₄；
（4）由工藝流程可知，CaCO₃在煅燒爐中分解生成CO₂和CaO，CO₂循環使用，從溶液中獲取晶體應采取蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾等操作，所以必須操作步驟是BCD．
故答案為：CO₂；冷卻結晶．

點評 本題考查學生對物質的制備實驗方案與工藝流程理解、物質分離提純與檢驗以及平衡狀態的判斷等，題目難度中等，（3）中方程式書寫是易錯點，可以理解為氨氣、二氧化碳、水反應生成碳酸銨，碳酸銨與硫酸鈣反應生成碳酸鈣、硫酸銨．