Question

【题目】某化工厂为综合利用生产过程中的副产品CaSO4，与相邻的化肥厂联合设计了制备(NH4)2SO4的工艺流程．

（工艺流程及原理）

沉淀池中发生的主要化学反应为：CO2+2NH3+CaSO4+H2O=CaCO3↓+(NH4)2SO4

（讨论交流）

（1）操作a的名称是______，若在实验室进行此操作，用到的玻璃仪器除玻璃棒、烧杯外，还需要______。

（2）经操作a后得到的固体物质在煅烧炉中高温分解生成X和Y两种物质，该工艺中，Y被作为原料之一循环利用．Y的化学式为______。

（3）沉淀池中也可能生成少量NH4HCO3，该反应的化学方程式为______。

（硫酸铵化肥等级测定）

（1）判断(NH4)2SO4化肥中有无NH4HCO3：取少量试样溶于水，滴加足量的______，无气泡产生，则可判断该化肥中不存在NH4HCO3。

（2）化肥中氮元素含量的测定（已确定该化肥中不存在NH4HCO3杂质）：

（查阅资料）

①已知：，氨气极易溶于水，其水溶液为氨水．氨水呈碱性，不稳定，易挥发．

②工业判断硫酸铵化肥等级指标如下：

指标 项目	优等品	合格品
氮（N）含量	≥21.0%	≥20.5%

（实验设计）

按图所示装置进行实验．

（1）实验过程中，往烧瓶中加入足量浓氢氧化钠溶液，并加热使硫酸铵充分反应完全转化为NH3．

（2）烧杯中的试剂是为了吸收产生的氨气，下列最适宜的试剂是______（填序号）；

①水；②浓HCl；③稀H2SO4；④NaOH溶液

烧杯中干燥管的作用是______。

（交流讨论）

实验小组的同学认为，用上述实验装置测得的结果可能会出现下列情况．

（1）甲同学认为：应在实验装置A、B之间增加一个装有______（填“浓硫酸“或“碱石灰”）的干燥装置，否则实验测得的硫酸铵化肥含氮量可能偏高．

（2）乙同学认为：在实验装置A、B之间增加正确的干燥装置后进行实验，测得的硫酸铵化肥含氮量可能偏低，理由是______。

（实验测定）

经讨论后，他们改进了实验装置，排除了可能产生误差的因素，重新进行实验。取硫酸铵化肥样品13.5 g进行实验，测得B装置增重与反应时间的关系如图所示．请通过计算判断该化肥的等级．计算过程：_____；该化肥的等级为______品。

Answer 1

【答案】过滤 漏斗 CO2 盐酸（HCl）、硫酸（H2SO4）等 ③ 防止倒吸 碱石灰 缺少赶尽反应装置中残留氨气的装置（或有氨气残留在装置中） 20.7% 合格

【解析】

讨论交流：（1）a操作的目的是把混合物分成固体和液体两部分，故该操作为：过滤；

过滤操作中用到的玻璃仪器有：玻璃棒、烧杯、漏斗；

（2）沉淀池中发生的主要化学反应为：，故过滤后得到的固体物质是碳酸钙，在煅烧炉中高温分解生成氧化钙和二氧化碳两种物质，由图示知，二氧化碳是可反复利用的，故Y是：CO2；

（3）沉淀池中，氨气可与二氧化碳和水反应生成碳酸氢氨，常温下反应，则该反应的化学方程式为：；

硫酸铵化肥等级测定：（1）碳酸氢氨可与酸反应生成二氧化碳气体，有气泡放出现象，所以可加入盐酸（HCl）、硫酸（H2SO4）或硝酸（HNO3）等判断是否存在，故填：稀盐酸或稀硫酸；

实验设计：（2）①水，②浓HCl，③稀H2SO4，④NaOH溶液四种物质中，水不如酸吸收效果好，但盐酸易挥发，不能采用，氢氧化钠与氨气不反应，所以选③；

停止加热时，装置B中的溶液容易被倒吸入烧瓶，使烧瓶炸裂，故干燥管的作用是：防止倒吸；

交流讨论：（1）A中可能产生水蒸气，水蒸气和氨气一起被B装置吸收，从而使氮含量的测定结果偏大，故应在A和B中间增加一个干燥装置，但浓硫酸不但可吸收水蒸气，也吸收氨气，所以只能用碱石灰，故填：碱石灰；

（2）要使结果准确，还要保证A中的氨气全部被B吸收，图中缺少赶尽反应装置中残留氨气的装置（或有氨气残留在装置中），故填：缺少赶尽反应装置中残留氨气的装置（或有氨气残留在装置中）；

实验测定：

计算过程：

增重的3.4g为氨气的质最．

设13.5g样品中含有(NH4)2SO4的质量为x

x=13.2g

该化肥中氮元素的质量为：

该化肥中氮元素的质量分数为：

20.5%≤20.7%≤21.0%，为合格品。