Question

19．某工厂用NH₃•H₂O、CO₂和制磷肥得到的副产品石膏（CaSO₄•2H₂O）制备硫酸钾晶体，其工艺流程如图：

请回答下列问题：
（1）写出该流程中CaSO₄浊液与a、b反应的化学方程式：CaSO₄+2NH₃+CO₂+H₂O=（NH₄）₂SO₄+CaCO₃↓
（2）操作I和操作Ⅱ中通入的a和b以及用量的关系分别为B（填序号）
A．足量的CO₂，适量的NH₃ B．足量的NH₃，适量的CO₂
C．适量的CO₂，足量的NH₃ D．少量的NH₃，足量的CO₂
（3）实验室完成操作Ⅲ所需的仪器有铁架台、玻璃棒以及ac（填序号），其中玻璃棒的作用是引流

（4）操作Ⅳ中滤液与KCl需在浓氨水中发生反应．析出K₂SO₄晶体．此反应的基本类型是复分解反应．浓氨水的作用是降低硫酸钾的溶解度，利于硫酸钾的析出，反应需在密闭容器中进行的原因是浓氨水易挥发，该操作得到的母液中所含的主要阳离子的检验方法是取溶液少许，向其中加入NaOH溶液并加热，生成有刺激性气味的气体并能使湿润的红色石蕊试纸变蓝．
（5）物质的循环使用，能节约资源，上述流程中循环使用的物质是CO₂、NH₃（写分子式）

Answer 1

分析 向硫酸钙浊液中通入氨气后，溶液显示碱性，然后再通入适量CO₂，反应化学反应：CaSO₄+2NH₃+CO₂+H₂O=（NH₄）₂SO₄+CaCO₃↓，过滤后得到硫酸氨滤液和碳酸钙沉淀，硫酸氨溶液中加入氯化钾，根据溶解度差异，可以得到溶解度较小的硫酸钾晶体和氯化铵溶液，碳酸钙高温下分解得到的氧化钙溶于水，可以得到氢氧化钙，氢氧化钙和氯化铵之间反应，得到氨气，可以循环使用．
（1）向硫酸钙浊液中通入氨气后，溶液显示碱性，然后再通入适量CO₂，会发生复分解反应；
（2）CO₂微溶于水，NH₃易溶于水，先通入足量NH₃，使溶液呈碱性，然后再通入适量CO₂，可以保证二氧化碳被充分吸收；
（3）固体和溶液的分离，应为过滤，根据过滤用到的仪器来回答；
（4）根据物质的溶解度大小不同，确定析出的物质以及发生的反应类型，反应应需在密闭容器中进行，防止浓氨水的挥发，根据铵根离子具有的性质检验；
（5）流程中所投入的原料和尾气成分相同的物质可循环使用．

解答 解：向硫酸钙浊液中通入氨气后，溶液显示碱性，然后再通入适量CO₂，反应化学反应：CaSO₄+2NH₃+CO₂+H₂O=（NH₄）₂SO₄+CaCO₃↓，过滤后得到硫酸氨滤液和碳酸钙沉淀，硫酸氨溶液中加入氯化钾，根据溶解度差异，可以得到溶解度较小的硫酸钾晶体和氯化铵溶液，碳酸钙高温下分解得到的氧化钙溶于水，可以得到氢氧化钙，氢氧化钙和氯化铵之间反应，得到氨气，可以循环使用．
（1）向硫酸钙浊液中通入氨气后，溶液显示碱性，然后再通入适量CO₂，反应化学反应：CaSO₄+2NH₃+CO₂+H₂O=（NH₄）₂SO₄+CaCO₃↓，故答案为：CaSO₄+2NH₃+CO₂+H₂O=（NH₄）₂SO₄+CaCO₃↓；
（2）由于CO₂微溶于水，NH₃易溶于水，应先通入足量NH₃，使溶液呈碱性，然后再通入适量CO₂，故选B；
（3）操作III为CaCO₃和溶液的分离，应为过滤，过滤时所需要的仪器有烧杯、普通漏斗以及玻璃棒，玻璃棒的作用是引流，防止液体外溅，故答案为：ac；引流；
（4）操作IV滤液硫酸铵溶液与KCl需在浓氨水中发生反应，析出K₂SO₄晶体，原理是物质的溶解度大小不同，物质间发生复分解，析出溶解度小的物质，浓氨水的作用是降低硫酸钾的溶解度，利于硫酸钾的析出，应需在密闭容器中进行，防止浓氨水的挥发，该操作得到的母液中所含的主要阳离子是铵根离子，检验方法是取溶液少许，向其中加入NaOH溶液并加热，生成有刺激性气味的气体并能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，
故答案为：复分解反应；降低硫酸钾的溶解度，利于硫酸钾的析出；浓氨水易挥发；取溶液少许，向其中加入NaOH溶液并加热，生成有刺激性气味的气体并能使湿润的红色石蕊试纸变蓝；
（5）a为NH₃，b为CO₂，所投入的原料和尾气成分相同，则CO₂、NH₃可循环使用故答案为：CO₂、NH₃，故答案为：CO₂、NH₃．

点评 本题考查制备实验方案的设计，题目难度中等，注意学习中要善于积累基本化学实验操作知识，把握实验原理是解答该题的关键．