Question

4．石灰氮（有效成分為CaCN₂）既是一種用途廣泛的化工原料，又可用作肥料和綠色農藥．生產原理為CaC₂（s）+N₂（g）═CaCN₂（s）+C（s）△H=-3010kJ•mol^-1，工藝流程如下：

（1）電爐中發生反應的化學方程式為CaO+3C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CaC₂+CO↑．
（2）生產中必須控制濕度，電石遇濕會產生C₂H₂、H₂S、PH₃等氣體，說明電石中含有CaS、、Ca₃P₂等雜質（寫化學式）．
（3）以10噸CaO質量分數為96%的生石灰為原料，理論上最多可制得含CaCN₂ 24%的石灰氮產品57.14噸．
（4）回爐料是淘汰的不合格產品返回到生產線上作為原材料來使用，該工藝中使用回爐料的優點是提高資源的利用率．
（5）相同原料、相同配料比，某次得到的石灰氮產品中含氮量較低，可能的原因是（任寫一點）回轉爐中的溫度過高．
（6）石灰氮用作化肥時，適合于酸性土壤，石灰氮長時間露置空氣中會生成一種鹽和一種堿性氣體，該反應的化學方程式為CaCN₂+3H₂O=CaCO₃+2NH₃↑．

Answer 1

分析 （1）電爐中發生反應的反應物為生石灰和碳，生成物為一氧化碳和電石，據此寫化學方程式；
（2）根據元素守恒和水解的原理判斷電石中含有雜質；
（3）根據鈣元素守恒，10噸CaO質量分數為96%的生石灰中鈣的物質的量為$\frac{10×1{0}^{6}×0.96}{56}$mol=1.71×10⁵mol，理論上最多可制得含CaCN₂ 的物質的量為1.71×10⁵mol，據此計算石灰氮的產量；
（4）使用回爐料可以提高資源的利用率；
（5）如果原料、配料比都相同的情況下，某次得到的石灰氮產品中含氮量較低，可從反應控制的條件分析；
（6）石灰氮水解會生成一種鹽和一種堿性氣體，則這種鹽應為碳酸鈣，堿性氣體應為氨氣，堿性氣體會使土壤呈堿性，據此答題；

解答 解：（1）電爐中發生反應的反應物為生石灰和碳，生成物為一氧化碳和電石，反應化學方程式為CaO+3C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CaC₂+CO↑，
故答案為：CaO+3C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CaC₂+CO↑；
（2）根據元素守恒和水解的原理可知電石中應含有雜質為鈣的硫化物和鈣的磷化物，即CaS、Ca₃P₂，
故答案為：CaS、Ca₃P₂；
（3）根據鈣元素守恒，10噸CaO質量分數為96%的生石灰中鈣的物質的量為$\frac{10×1{0}^{6}×0.96}{56}$mol=1.71×10⁵mol，理論上最多可制得含CaCN₂ 的物質的量為1.71×10⁵mol，所以生成含CaCN₂ 24%的石灰氮的質量為1.71×10⁵×80g÷24%=57.14×10⁶g=57.14噸，
故答案為：57.14；
（4）根據元素守恒，使用回爐料可以提高資源的利用率，
故答案為：提高資源的利用率；
（5）如果原料、配料比都相同的情況下，由于生成石灰氮的反應為放熱反應，所以某次得到的石灰氮產品中含氮量較低，可能的原因是回轉爐中的溫度過高，不利于反應生成石灰氮，
故答案為：回轉爐中的溫度過高；
（6）石灰氮水解會生成一種鹽和一種堿性氣體，則這種鹽應為碳酸鈣，堿性氣體應為氨氣，反應方程式為CaCN₂+3H₂O=CaCO₃+2NH₃↑，堿性氣體會使土壤呈堿性，所以石灰氮用作化肥時，適合于酸性土壤，
故答案為：酸；CaCN₂+3H₂O=CaCO₃+2NH₃↑．

點評 本題考查石灰氮的制備，涉及工業流程分析、化學方程式的書寫、化學計算等，較為綜合，難度較大，弄清實驗原理是解題的關鍵．