Question

最近我国在用磷铵副产物磷石音制硫酸并联产水泥的技术方面获得重大突破，利用生产磷铵排放的废渣磷石膏制硫酸并联产水泥，硫酸返回用于生产磷铵化肥．其生产流程如下：

反应M的主要反应之一为：2CaSO₄+C

900-1200℃  .

2CaO+2SO₂↑+CO₂↑试回答下列问题：
（1）完成反应I：Ca（PO₄）₃F+5H₂SO₄+

 

□═3H₃SO₄+5（CaSO₄?2H₂O）+□

 

．
（2）反应n的生成物是两种酸式盐的混合物，若两者物质的量之比为1：1，则参加反应的H₃PO₄与NH₃的物质的量之比为

 

．
（3）化验室要测定固体A中的生石音（化学式为CaSO₄?QH₂O）的含量（固体A中其余物质受热不分解）．
已知：CaSO₄?2H₂O

120-130℃  .

CaSO₄?

1

2

H₂O+

3

2

H₂O      CaSO₄?

1

2

H₂O

400℃  .

CaSO₄+

1

2

H₂O
①把固体A放徉坩埚中至少加热到

 

℃，为了得到正确的实验结果，实验中至少要进行

 

 （填数字）次称量；
②若实验前取a g固体A，实验后固体物质的质量为b g，则样品中生石膏的质量分数为

 

．（用含a、b的关系式表示）
（4）在硫酸工业中，操作c是在

 

 （填设备名称）中进行，在燃料煤中掺入CaO，可消除SO₂对大气的污染，同时获CaSO₄，试用一个化学方程式表示消除SO₂污染的原理

 

．

Answer 1

考点：制备实验方案的设计,物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用

专题：实验设计题,元素及其化合物

分析：利用生产磷铵排放的磷石膏废渣制硫酸联产水泥，硫酸返回用于生产磷铵，矿石粉碎加入硫酸反应生成磷酸，石膏晶体，氟化氢气体，过滤得到磷酸溶液和石膏固体A，A处理得到半石膏，加入焦炭和粘土高温加热得到水泥熟料和混合气体二氧化硫和二氧化碳，净化得到二氧化硫气体，通过反应生成硫酸循环使用，磷酸中加入氨气反应生成磷铵，反应过程中的NH₄）₂HPO₄、NH₄H₂PO₄．重新进入磷酸中完全反应，
（1）根据质量守恒配平化学方程式；
（2）反应Ⅱ磷酸与氨气发生反应，可以生成（NH₄）₂HPO₄、NH₄H₂PO₄，且两者物质的量之比为1：1，求出磷酸与氨气的比例；
（3）①根据生石灰分解的化学方程式确定反应温度；由实验原理分析出称量固体次数；
②依据关系式求出样品中生石膏的质量分数；
（4）在硫酸工业中，在接触室中催化氧化SO₂，CaO吸收SO₂生成CaSO₄．

解答： 解：利用生产磷铵排放的磷石膏废渣制硫酸联产水泥，硫酸返回用于生产磷铵，矿石粉碎加入硫酸反应生成磷酸，石膏晶体，氟化氢气体，过滤得到磷酸溶液和石膏固体A，A处理得到半石膏，加入焦炭和粘土高温加热得到水泥熟料和混合气体二氧化硫和二氧化碳，净化得到二氧化硫气体，通过反应生成硫酸循环使用，磷酸中加入氨气反应生成磷铵，反应过程中的NH₄）₂HPO₄、NH₄H₂PO₄．重新进入磷酸中完全反应；
（1）根据质量守恒补上缺少的物质，并配平化学方程式，Ca（PO₄）₃F+5H₂SO₄+10H₂O

△   .

3H₃SO₄+5（CaSO₄?2H₂O）+HF，故答案为：10H₂O；HF；
（2）反应Ⅱ磷酸与氨气发生反应，可以生成（NH₄）₂HPO₄、NH₄H₂PO₄，且两者物质的量之比为1：1，则参加反应的H₃PO₄与NH₃的物质的量之比为（1+1）：（2+1）=2：3，
故答案为：2：3；
（3）①根据生石灰分解的化学方程式可知，至少加热到400℃，生石灰才彻底分解；由实验原理可知，需要称量坩埚的质量、加热前坩埚和生石灰的质量，加热后2次坩埚和熟石灰的质量且误差小于0.1g；
故答案为：400；4；
②依据关系式：CaSO₄?2H₂O～2H₂O；
                 172       36
                  x        （a-b）g，解之得x=

43(a-b)g

9

，则样品中生石膏的质量分数为

43(a-b)

9a

×100%；
故答案为：

43(a-b)

9a

×100%；
（4）在硫酸工业中，在接触室中催化氧化SO₂，CaO吸收SO₂和O₂反应生成CaSO₄，方程式为2CaO+2SO₂+O₂

△   .

2CaSO₄；
故答案为：接触室、2CaO+2SO₂+O₂

△   .

2CaSO₄．

点评：本题考查了磷素铵的制备流程分析判断，氨气的制备和性质实验验证，实验过程分析判断，物质性质的理解应用和实验基本操作的熟练掌握是解题关键，题目难度中等．