Question

【題目】某化工廠為綜合利用生產過程中的副產品CaSO4，與相鄰的化肥廠聯合設計了制備(NH4)2SO4的工藝流程．

（工藝流程及原理）

沉淀池中發生的主要化學反應為：CO2+2NH3+CaSO4+H2O=CaCO3↓+(NH4)2SO4

（討論交流）

（1）操作a的名稱是______，若在實驗室進行此操作，用到的玻璃儀器除玻璃棒、燒杯外，還需要______。

（2）經操作a后得到的固體物質在煅燒爐中高溫分解生成X和Y兩種物質，該工藝中，Y被作為原料之一循環利用．Y的化學式為______。

（3）沉淀池中也可能生成少量NH4HCO3，該反應的化學方程式為______。

（硫酸銨化肥等級測定）

（1）判斷(NH4)2SO4化肥中有無NH4HCO3：取少量試樣溶于水，滴加足量的______，無氣泡產生，則可判斷該化肥中不存在NH4HCO3。

（2）化肥中氮元素含量的測定（已確定該化肥中不存在NH4HCO3雜質）：

（查閱資料）

①已知：，氨氣極易溶于水，其水溶液為氨水．氨水呈堿性，不穩定，易揮發．

②工業判斷硫酸銨化肥等級指標如下：

指標 項目	優等品	合格品
氮（N）含量	≥21.0%	≥20.5%

（實驗設計）

按圖所示裝置進行實驗．

（1）實驗過程中，往燒瓶中加入足量濃氫氧化鈉溶液，并加熱使硫酸銨充分反應完全轉化為NH3．

（2）燒杯中的試劑是為了吸收產生的氨氣，下列最適宜的試劑是______（填序號）；

①水；②濃HCl；③稀H2SO4；④NaOH溶液

燒杯中干燥管的作用是______。

（交流討論）

實驗小組的同學認為，用上述實驗裝置測得的結果可能會出現下列情況．

（1）甲同學認為：應在實驗裝置A、B之間增加一個裝有______（填“濃硫酸“或“堿石灰”）的干燥裝置，否則實驗測得的硫酸銨化肥含氮量可能偏高．

（2）乙同學認為：在實驗裝置A、B之間增加正確的干燥裝置后進行實驗，測得的硫酸銨化肥含氮量可能偏低，理由是______。

（實驗測定）

經討論后，他們改進了實驗裝置，排除了可能產生誤差的因素，重新進行實驗。取硫酸銨化肥樣品13.5 g進行實驗，測得B裝置增重與反應時間的關系如圖所示．請通過計算判斷該化肥的等級．計算過程：_____；該化肥的等級為______品。

Answer 1

【答案】過濾 漏斗 CO2 鹽酸（HCl）、硫酸（H2SO4）等 ③ 防止倒吸 堿石灰 缺少趕盡反應裝置中殘留氨氣的裝置（或有氨氣殘留在裝置中） 20.7% 合格

【解析】

討論交流：（1）a操作的目的是把混合物分成固體和液體兩部分，故該操作為：過濾；

過濾操作中用到的玻璃儀器有：玻璃棒、燒杯、漏斗；

（2）沉淀池中發生的主要化學反應為：，故過濾后得到的固體物質是碳酸鈣，在煅燒爐中高溫分解生成氧化鈣和二氧化碳兩種物質，由圖示知，二氧化碳是可反復利用的，故Y是：CO2；

（3）沉淀池中，氨氣可與二氧化碳和水反應生成碳酸氫氨，常溫下反應，則該反應的化學方程式為：；

硫酸銨化肥等級測定：（1）碳酸氫氨可與酸反應生成二氧化碳氣體，有氣泡放出現象，所以可加入鹽酸（HCl）、硫酸（H2SO4）或硝酸（HNO3）等判斷是否存在，故填：稀鹽酸或稀硫酸；

實驗設計：（2）①水，②濃HCl，③稀H2SO4，④NaOH溶液四種物質中，水不如酸吸收效果好，但鹽酸易揮發，不能采用，氫氧化鈉與氨氣不反應，所以選③；

停止加熱時，裝置B中的溶液容易被倒吸入燒瓶，使燒瓶炸裂，故干燥管的作用是：防止倒吸；

交流討論：（1）A中可能產生水蒸氣，水蒸氣和氨氣一起被B裝置吸收，從而使氮含量的測定結果偏大，故應在A和B中間增加一個干燥裝置，但濃硫酸不但可吸收水蒸氣，也吸收氨氣，所以只能用堿石灰，故填：堿石灰；

（2）要使結果準確，還要保證A中的氨氣全部被B吸收，圖中缺少趕盡反應裝置中殘留氨氣的裝置（或有氨氣殘留在裝置中），故填：缺少趕盡反應裝置中殘留氨氣的裝置（或有氨氣殘留在裝置中）；

實驗測定：

計算過程：

增重的3.4g為氨氣的質最．

設13.5g樣品中含有(NH4)2SO4的質量為x

x=13.2g

該化肥中氮元素的質量為：

該化肥中氮元素的質量分數為：

20.5%≤20.7%≤21.0%，為合格品。