Question

14．某化工厂为了综合利用生产过程中的副产品CaSO₄，与相邻的合成氨厂联合设计了以下制备（NH₄）₂SO₄的工艺流程：

请回答以下问题：
（1）合成氨反应的化学方程式是N₂+3H₂$?_{催化剂}^{高温高压}$2NH₃，该反应在合成塔（填设备名）中发生．沉淀池中发生的主要反应方程式是CaSO₄+CO₂+2NH₃+H₂O=CaCO₃↓+（NH₄）₂SO₄，该反应能够发生的原因是生成的CaCO₃溶解度小于CaSO₄有利于反应向正向进行．
（2）在上述流程的沉淀池中通入足量氨气的目的是一方面提供反应物，另一方面使溶液呈碱性有利于CO₂的吸收，可以循环使用的X是CO₂．
（3）该生产过程中的副产品是CaO．从绿色化学和资源综合利用的角度说明上述流程的主要优点是该流程中，产生的CO₂循环使用，得到的产品和副产品都是有用的物质，无废物产生．

Answer 1

分析 工业合成氨的反应原理为N₂+3H₂ $?_{催化剂}^{高温高压}$2NH₃，将NH₃和CO₂通入沉淀池中并加入CaSO₄，生成（NH₄）₂SO₄和CaCO₃，发生CaSO₄+CO₂+2NH₃+H₂O=CaCO₃↓+（NH₄）₂SO₄，同时通入氨气使溶液呈碱性有利于CO₂的吸收，CaCO₃在煅烧炉中分解生成CO₂和CaO，CO₂可循环使用，据此答题．

解答 解：（1）工业合成氨的反应原理为N₂+3H₂ $?_{催化剂}^{高温高压}$2NH₃，该反应在 合成塔中发生，将NH₃和CO₂通入沉淀池中并加入CaSO₄，生成（NH₄）₂SO₄和CaCO₃，发生反应为CaSO₄+CO₂+2NH₃+H₂O=CaCO₃↓+（NH₄）₂SO₄，由于生成的CaCO₃溶解度小于CaSO₄有利于反应向正向进行，所以该反应能发生，
故答案为：N₂+3H₂ $?_{催化剂}^{高温高压}$2NH₃；合成塔；CaSO₄+CO₂+2NH₃+H₂O=CaCO₃↓+（NH₄）₂SO₄；生成的CaCO₃溶解度小于CaSO₄有利于反应向正向进行；
（2）在上述流程的沉淀池中通入足量氨气，一方面提供反应物，另一方面使溶液呈碱性有利于CO₂的吸收，根据流程分析可知，可以循环使用的X是CO₂，故答案为：一方面提供反应物，另一方面使溶液呈碱性有利于CO₂的吸收；CO₂；
（3）CaCO₃在煅烧炉中分解生成CO₂和CaO，所以该生产过程中的副产品是CaO，该流程中，产生的CO₂循环使用，得到的产品和副产品都是有用的物质，无废物产生，
故答案为：CaO；该流程中，产生的CO₂循环使用，得到的产品和副产品都是有用的物质，无废物产生．

点评 本题考查物质的制备实验方案的设计，题目难度中等，本题注意把握物质的性质，注意根据反应物和生成物从质量守恒的角度书写反应的化学方程式．