Question

（2009?溧水縣二模）某化學(xué)研究性學(xué)習(xí)小組參加社會(huì)社會(huì)實(shí)踐調(diào)查得知：某化工廠為綜合利用生產(chǎn)過(guò)程中的副產(chǎn)品CaSO₄，與相鄰的化肥廠聯(lián)合設(shè)計(jì)了以下制備（NH₄）₂SO₄的工藝流程．
[工藝流程示意圖]

上述流程中，沉淀池中發(fā)生的主要化學(xué)反應(yīng)為：CO₂+2NH₃+CaSO₄+H₂O=CaCO₃↓+（NH₄）₂SO₄
[討論交流]
（1）操作a的名稱是______，實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行此操作時(shí)，用到的玻璃儀器除玻璃棒、燒杯外，還需要______．
（2）經(jīng)操作a后得到的某物質(zhì)在煅燒爐中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)_____ CaO+CO₂↑

Answer 1

【答案】分析：[討論交流]
（1）要把沉淀池中有固體與液體分離，分離不溶性固體與液體混合物的方法稱為過(guò)濾，過(guò)濾操作需要的玻璃儀器有漏斗、燒杯和玻璃棒；
（2）根據(jù)流程圖分析煅燒爐中發(fā)生反應(yīng)并用化學(xué)方程式表示出來(lái)．根據(jù)沉淀池內(nèi)的反應(yīng)可知，過(guò)濾出的濾渣碳酸鈣進(jìn)入煅燒爐，高溫下分解；
進(jìn)一步結(jié)合反應(yīng)的生成物及流程圖的提示信息，判斷循環(huán)利用的物質(zhì)并寫出化學(xué)式．沉淀池需要不斷通入氣體氨氣和二氧化碳，所以碳酸鈣分解出的二氧化碳?xì)怏w就可以通入沉淀池進(jìn)行循環(huán)利用；
（3）分析應(yīng)用溶解度曲線圖所做出結(jié)論的正誤．考查溶解度曲線圖的正確使用：曲線上的點(diǎn)為該溫度下的飽和溶液，曲線下方的點(diǎn)表示的溶液為不飽和溶液；
[實(shí)驗(yàn)探究]
（2）制取氣體NH₃的反應(yīng)物的狀態(tài)和反應(yīng)條件選擇反應(yīng)所需要的裝置；利用題中信息“化合生成一種鹽”分析氨氣與稀硫酸反應(yīng)在，并寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式；
[交流討論]
甲：反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的氣體中會(huì)混有水蒸氣，使吸收裝置質(zhì)量增加而造成實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的誤差；
乙：增加干燥裝置后，排除了混在氣體中水蒸氣對(duì)結(jié)果的影響，但裝置內(nèi)會(huì)有氨氣殘留未能排出，吸收裝置不能全部吸收所產(chǎn)生的氨氣，造成實(shí)驗(yàn)結(jié)果的不準(zhǔn)確；
[探究結(jié)論]
根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)通過(guò)化學(xué)計(jì)算，判斷所生成的硫酸銨化肥的等級(jí)．
方法一：根據(jù)反應(yīng)（NH₄）₂SO₄+2NaOHNa₂SO₄+2NH₃↑+2H₂O利用放出氨氣的質(zhì)量求出樣品硫酸銨的質(zhì)量，再根據(jù)硫酸銨的質(zhì)量計(jì)算出樣品中N元素質(zhì)量，最后轉(zhuǎn)化為樣品中N元素含量并與指標(biāo)進(jìn)行核對(duì)，得出樣品的品質(zhì)等級(jí)；
方法二：根據(jù)元素守恒，直接利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中氨氣的質(zhì)量計(jì)算出樣品中N元素質(zhì)量，再轉(zhuǎn)化為含量并與指標(biāo)核對(duì)，得出樣品品質(zhì)．
解答：解：[討論交流]
（1）分離沉淀池中CaCO₃沉淀和（NH₄）₂SO₄溶液，應(yīng)采取過(guò)濾操作，操作需要的玻璃儀器有漏斗、燒杯和玻璃棒．
故答：過(guò)濾，漏斗；
（2）過(guò)濾出的濾渣碳酸鈣進(jìn)入煅燒爐高溫下分解生成氧化鈣和二氧化碳
故選CaCO₃CaO+CO₂↑；
流程圖的提示沉淀池需要不斷通入氣體氨氣和二氧化碳，碳酸鈣分解出二氧化碳?xì)怏w，所以通入沉淀池進(jìn)行循環(huán)利用的氣體X應(yīng)是二氧化碳?xì)怏w；
故選CO₂；
（3）利用溶解度曲線圖可查找某溫度下的溶解度，可判斷溶解度與溫度的關(guān)系等．
①根據(jù)曲線圖可查得70℃硫酸銨的溶解度為90g，說(shuō)法正確；
②圖中A點(diǎn)處于曲線下方，曲線下方的點(diǎn)都是不飽和溶液，所以溶液A為不飽和溶液的說(shuō)法正確；
③B點(diǎn)在曲線上，表示此點(diǎn)溶液為90℃時(shí)的飽和溶液，因此要把A點(diǎn)20℃的不飽和溶液變成90℃的飽和溶液，采取蒸發(fā)濃縮的方法既減少水的量又可以升高溫度，可以實(shí)現(xiàn)A點(diǎn)到B點(diǎn)的轉(zhuǎn)化．說(shuō)法正確；
④C點(diǎn)表示10℃時(shí)的硫酸銨飽和溶液，因此通過(guò)冷卻結(jié)晶利用硫酸銨溶解度隨溫度降低而減小，使90℃的飽和溶液析出硫酸銨晶體而變成10℃時(shí)的硫酸銨飽和溶液．說(shuō)法正確；
故答：①②③④；
[實(shí)驗(yàn)探究]
（2）制取氣體發(fā)生裝置的選擇，根據(jù)反應(yīng)物硫酸銨為固體、NaOH溶液為液體且反應(yīng)條件是加熱，所以選擇此裝置；
故答：固體與液體在加熱時(shí)發(fā)生反應(yīng)；
題中有信息“化合生成一種鹽”，根據(jù)質(zhì)量守恒定律，此鹽就含硫酸根和銨根，即鹽為硫酸銨．
故答：2NH₃+H₂SO₄=（NH₄）₂SO₄；
[交流討論]
甲：反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的氣體中會(huì)混有水蒸氣，吸收裝置吸收的物質(zhì)為水和氨氣；
故答：偏高；
乙：裝置內(nèi)會(huì)有氨氣殘留未能排出，造成實(shí)驗(yàn)結(jié)果的不準(zhǔn)確；
故答：裝置內(nèi)殘留的氨氣影響含氮的測(cè)定結(jié)果
[探究結(jié)論]根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)通過(guò)化學(xué)計(jì)算，判斷所生成的硫酸銨化肥的等級(jí)．
解法一：設(shè)樣品中硫酸銨的質(zhì)量為X （設(shè)和答共1分）
（NH₄）₂SO₄+2NaOH?Na₂SO₄+2NH₃↑+2H₂O
132                 34
X                  3.4g
解之得硫酸銨的質(zhì)量x=13.2 g
硫酸銨中所含N元素的質(zhì)量為：×13.2g=2.8g
樣品中N元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（含量）為：×100=20.7%
∵21.0%＞20.7%＞20.5%∴所生產(chǎn)的硫酸銨化學(xué)只能為合格品
答：該化肥屬于合格品．
解法二：根據(jù)反應(yīng)（NH₄）₂SO₄+2NaOH?Na₂SO₄+2NH₃↑+2H₂O可知，生成物氨氣中N元素的質(zhì)量即化肥樣品硫酸銨所含N元素質(zhì)量．
3.4gNH₃中N元素質(zhì)量為：3.4g××100%=2.8g
13.5 g硫酸銨化肥樣品中N元素的含量為：×100%=20.7%
∵21.0%＞20.7%＞20.5%∴所生產(chǎn)的硫酸銨化學(xué)只能為合格品
答：該化肥屬于合格品．
點(diǎn)評(píng)：題目涉及硫酸銨生產(chǎn)流程分析、硫酸銨溶解度曲線圖的意義及應(yīng)用、硫酸銨化肥品質(zhì)的鑒定實(shí)驗(yàn)及通過(guò)化學(xué)計(jì)算確定化學(xué)品質(zhì)等一系列問(wèn)題，題目文字量大，涉及的知識(shí)點(diǎn)多，充分體現(xiàn)了學(xué)生運(yùn)用知識(shí)分析與解決問(wèn)題的能力．解答時(shí)最好能分塊處理．