Question

宜昌提出建設中國最大磷礦交易市場，充分利用磷礦資源實現可持續發展，工業上利用生產磷銨排放的廢渣磷石膏制取硫酸并聯產水泥的技術研究獲得成功．具體生產流程如圖：
回答下列問題：
（1）裝置a中生成兩種酸式鹽，它們的化學式分別是

 

．
（2）依題意猜測固體A中一定含有的物質的化學式是

 

（結晶水部分不寫）．
（3）利用生產磷銨排放的廢渣磷石膏制取硫酸，其中SO₂生產硫酸的工藝流程圖如圖所示：

①在A處二氧化硫被氧化成三氧化硫，設備A的名稱是

 

，設備A中發生反應的化學方程式是

 

．為提高三氧化硫的產率，該處應采用

 

（填“等溫過程”或“絕熱過程”）為宜．
②在D處進行二次催化處理的原因是

 

．
③B處氣體混合物主要是氮氣和三氧化硫．此時氣體經過C后不立即進入D是因為：

 

．
④20%的發煙硫酸（SO₃的質量分數為20%）1噸需加水

 

噸（保留2位有效數字）才能配制成98%的成品硫酸．

Answer 1

考點：原料與能源的合理利用

專題：元素及其化合物,化學應用

分析：（1）裝置a中磷酸與氨氣發生反應，可以生成（NH₄）₃PO₄、（NH₄）₂HPO₄、NH₄H₂PO₄．
（2）由信息可知生產磷銨排放的廢渣磷石膏制取硫酸，磷灰石的主要成分是Ca₃（PO₄）₂，在萃取槽中與硫酸發生反應，有磷酸生成，結合流程中硫酸制備，故固體A應為CaSO₄；
（3）①二氧化硫在接觸室中被氧化成三氧化硫，化學方程式為2SO₂+O₂

催化劑

△

2SO₃，該反應為放熱反應，升高溫度，平衡逆向移動，不利于提高三氧化硫的產率；
②2SO₂+O₂

催化劑

△

2SO₃為可逆反應，從提高產率和環境保護角度分析；
③通過吸收塔C后，混合氣體中SO₃含量較多，分析對2SO₂+O₂

催化劑

△

2SO₃平衡移動的影響；
④1噸20%的發煙硫酸中含SO₃的質量為0.2t，加水后可生成H₂SO₄0.245t，即硫酸的總質量為1.045t，換算為98%的濃硫酸質量為1.045t÷98%=1.066t．

解答： 解：（1）裝置a中磷酸與氨氣發生反應，磷酸是三元酸，可以生成（NH₄）₃PO₄、（NH₄）₂HPO₄、NH₄H₂PO₄三種鹽，其中（NH₄）₂HPO₄、NH₄H₂PO₄兩種酸式鹽．
故答案為：（NH₄）₂HPO₄、NH₄H₂PO₄．
（2）由信息可知生產磷銨排放的廢渣磷石膏制取硫酸，磷灰石的主要成分是Ca₃（PO₄）₂，在萃取槽中與硫酸發生反應，有磷酸生成，結合流程中硫酸制備，故固體A應為CaSO₄．
故答案為：CaSO₄；
（3）①二氧化硫在接觸室中被氧化成三氧化硫，化學方程式為2SO₂+O₂

催化劑

△

2SO₃，該反應為放熱反應，升高溫度，平衡逆向移動，不利于提高三氧化硫的產率，因此應選擇等溫過程，
故答案為：接觸室；2SO₂+O₂

催化劑

△

2SO₃；等溫過程；
②2SO₂+O₂

催化劑

△

2SO₃為可逆反應，二次催化使尚未反應的SO₂盡量催化氧化成SO₃，可以降低成本提高原料利用率和保護環境，
故答案為：該反應為可逆反應，二次催化使尚未反應的SO₂盡量催化氧化成SO₃，可以降低成本提高原料利用率和保護環境；
③通過吸收塔C后，混合氣體中SO₃含量較多，由2SO₂+O₂

催化劑

△

2SO₃可知，不利于平衡正向移動，
故答案為：通過吸收塔C后，混合氣體中SO₃含量較多，不利于SO₂的催化氧化反應進行；
④1噸20%的發煙硫酸中含SO₃的質量為0.2t，硫酸為0.8t，加水后可生成H₂SO₄0.245t，即硫酸的總質量為1.045t，換算為98%的濃硫酸質量為1.045t÷98%=1.066t，故加入的水的質量為0.066t，
故答案為：0.066．

點評：本題考查了化學工業生產流程的分析、實驗操作以及產物的判斷和計算，綜合性強，為高考高頻考點，掌握工業制取硫酸、磷銨的原理和流程是解題的關鍵，難度一般．