Question

19．某工廠用NH₃•H₂O、CO₂和制磷肥得到的副產品石膏（CaSO₄•2H₂O）制備硫酸鉀晶體，其工藝流程如圖：

請回答下列問題：
（1）寫出該流程中CaSO₄濁液與a、b反應的化學方程式：CaSO₄+2NH₃+CO₂+H₂O=（NH₄）₂SO₄+CaCO₃↓
（2）操作I和操作Ⅱ中通入的a和b以及用量的關系分別為B（填序號）
A．足量的CO₂，適量的NH₃ B．足量的NH₃，適量的CO₂
C．適量的CO₂，足量的NH₃ D．少量的NH₃，足量的CO₂
（3）實驗室完成操作Ⅲ所需的儀器有鐵架臺、玻璃棒以及ac（填序號），其中玻璃棒的作用是引流

（4）操作Ⅳ中濾液與KCl需在濃氨水中發生反應．析出K₂SO₄晶體．此反應的基本類型是復分解反應．濃氨水的作用是降低硫酸鉀的溶解度，利于硫酸鉀的析出，反應需在密閉容器中進行的原因是濃氨水易揮發，該操作得到的母液中所含的主要陽離子的檢驗方法是取溶液少許，向其中加入NaOH溶液并加熱，生成有刺激性氣味的氣體并能使濕潤的紅色石蕊試紙變藍．
（5）物質的循環使用，能節約資源，上述流程中循環使用的物質是CO₂、NH₃（寫分子式）

Answer 1

分析 向硫酸鈣濁液中通入氨氣后，溶液顯示堿性，然后再通入適量CO₂，反應化學反應：CaSO₄+2NH₃+CO₂+H₂O=（NH₄）₂SO₄+CaCO₃↓，過濾后得到硫酸氨濾液和碳酸鈣沉淀，硫酸氨溶液中加入氯化鉀，根據溶解度差異，可以得到溶解度較小的硫酸鉀晶體和氯化銨溶液，碳酸鈣高溫下分解得到的氧化鈣溶于水，可以得到氫氧化鈣，氫氧化鈣和氯化銨之間反應，得到氨氣，可以循環使用．
（1）向硫酸鈣濁液中通入氨氣后，溶液顯示堿性，然后再通入適量CO₂，會發生復分解反應；
（2）CO₂微溶于水，NH₃易溶于水，先通入足量NH₃，使溶液呈堿性，然后再通入適量CO₂，可以保證二氧化碳被充分吸收；
（3）固體和溶液的分離，應為過濾，根據過濾用到的儀器來回答；
（4）根據物質的溶解度大小不同，確定析出的物質以及發生的反應類型，反應應需在密閉容器中進行，防止濃氨水的揮發，根據銨根離子具有的性質檢驗；
（5）流程中所投入的原料和尾氣成分相同的物質可循環使用．

解答 解：向硫酸鈣濁液中通入氨氣后，溶液顯示堿性，然后再通入適量CO₂，反應化學反應：CaSO₄+2NH₃+CO₂+H₂O=（NH₄）₂SO₄+CaCO₃↓，過濾后得到硫酸氨濾液和碳酸鈣沉淀，硫酸氨溶液中加入氯化鉀，根據溶解度差異，可以得到溶解度較小的硫酸鉀晶體和氯化銨溶液，碳酸鈣高溫下分解得到的氧化鈣溶于水，可以得到氫氧化鈣，氫氧化鈣和氯化銨之間反應，得到氨氣，可以循環使用．
（1）向硫酸鈣濁液中通入氨氣后，溶液顯示堿性，然后再通入適量CO₂，反應化學反應：CaSO₄+2NH₃+CO₂+H₂O=（NH₄）₂SO₄+CaCO₃↓，故答案為：CaSO₄+2NH₃+CO₂+H₂O=（NH₄）₂SO₄+CaCO₃↓；
（2）由于CO₂微溶于水，NH₃易溶于水，應先通入足量NH₃，使溶液呈堿性，然后再通入適量CO₂，故選B；
（3）操作III為CaCO₃和溶液的分離，應為過濾，過濾時所需要的儀器有燒杯、普通漏斗以及玻璃棒，玻璃棒的作用是引流，防止液體外濺，故答案為：ac；引流；
（4）操作IV濾液硫酸銨溶液與KCl需在濃氨水中發生反應，析出K₂SO₄晶體，原理是物質的溶解度大小不同，物質間發生復分解，析出溶解度小的物質，濃氨水的作用是降低硫酸鉀的溶解度，利于硫酸鉀的析出，應需在密閉容器中進行，防止濃氨水的揮發，該操作得到的母液中所含的主要陽離子是銨根離子，檢驗方法是取溶液少許，向其中加入NaOH溶液并加熱，生成有刺激性氣味的氣體并能使濕潤的紅色石蕊試紙變藍，
故答案為：復分解反應；降低硫酸鉀的溶解度，利于硫酸鉀的析出；濃氨水易揮發；取溶液少許，向其中加入NaOH溶液并加熱，生成有刺激性氣味的氣體并能使濕潤的紅色石蕊試紙變藍；
（5）a為NH₃，b為CO₂，所投入的原料和尾氣成分相同，則CO₂、NH₃可循環使用故答案為：CO₂、NH₃，故答案為：CO₂、NH₃．

點評 本題考查制備實驗方案的設計，題目難度中等，注意學習中要善于積累基本化學實驗操作知識，把握實驗原理是解答該題的關鍵．