Question

某化学小组在实验中利用CaSO₄、NH₃、CO₂制备（NH₄）₂SO₄，其工艺流程如图1．

回答下列问题：
（1）操作Ⅰ的名称为

 

；操作Ⅱ一系列操作包括蒸发浓缩、

 

、过滤．
（2）实验室中煅烧碳酸钙时，盛放碳酸钙所用的仪器是

 

（填名称）．
（3）X物质为

 

（填化学式，下同），Y物质为

 

，可循环利用的物质的有

 

．
（4）要测定所制得的硫酸铵纯度，取10.0g样品，完全溶于水，向溶液中滴加过量的氯化钡溶液，过滤、洗涤、干燥后称量固体的质量为16.31g．为避免引起误差，检验氯化钡溶液是否过量最好的试剂是

 

，所制得硫酸铵的纯度为

 

．
（5）图2中装置不能用于实验室制氨气的是

 

（填序号）．

选择氨气的制取装置后，再用图3装置收集干燥的氨气，并制取硫酸铵溶液，连接的顺序（用接口序号字母表示）是：a接

 

，

 

接

 

，

 

接

 

，

 

接

 

．

上述装置中CCl₄的作用是

 

．

Answer 1

考点：制备实验方案的设计,铵盐,氨的制取和性质

专题：氮族元素

分析：硫酸钙悬浊液通入足量的氨气，使溶液成碱性，再通适量的二氧化碳，与溶液中的氨水、硫酸钙悬浊液反应生成碳酸钙沉淀和硫酸铵溶液，经过过滤分离得到碳酸钙沉淀再煅烧生成生石灰，而旅游硫酸铵经过蒸发浓缩、冷却结晶，过滤、洗涤、干燥得到硫酸铵晶体；
（1）常见物质的分离提纯方法；
（2）固体物质加热，把固体放在坩埚中；
（3）中性条件下CO₂的溶解度很小，但是氨气易溶于水，得到的碱性溶液易和二氧化碳反应，能把CaSO₄完全转化为CaCO₃；
（4）测定所制得的硫酸铵纯度，使硫酸根离子完全沉淀，求得硫酸铵的物质的量、质量；
（5）氨气的实验室制备、净化、尾气吸收．

解答： 解：硫酸钙悬浊液通入足量的氨气，使溶液成碱性，再通适量的二氧化碳，与溶液中的氨水、硫酸钙悬浊液反应生成碳酸钙沉淀和硫酸铵溶液，经过过滤分离得到碳酸钙沉淀再煅烧生成生石灰，而旅游硫酸铵经过蒸发浓缩、冷却结晶，过滤、洗涤、干燥得到硫酸铵晶体；
（1）由分析知：B为碳酸钙沉淀和硫酸铵溶液，分离二者的实验操作应为：过滤，滤液硫酸铵溶液，使硫酸铵在溶液中析出的方法为：先加热制成饱和溶液
（蒸发浓缩）再降温冷却，结晶析出（冷却结晶），过滤；
故答案为：过滤；冷却结晶；
（2）碳酸钙为固体，高温加热或煅烧固体，应把固体放在坩埚中，故盛放碳酸钙所用的仪器是坩埚；
故答案为：坩埚；
（3）中性条件下CO₂的溶解度很小，但是氨气易溶于水，得到的碱性溶液易和二氧化碳反应，能把CaSO₄完全转化为CaCO₃，往CaSO₄悬浊液中加入NH₃后，发生反应如下：CaSO₄+2NH₃+2H₂OCa（OH）₂+（NH₄）₂SO₄，向其中加入CO₂可以生成CaCO₃，平衡向正方向移动，有利于（NH₄）₂SO₄的生成，则X为NH₃，Y为CO₂；根据反应流程得知：工艺流程中生成NH₃和CO₂，也需要使用NH₃和CO₂，可循环利用的物质的有NH₃，CO₂；
故答案为：NH₃；CO₂； NH₃，CO₂；
（4）要测定所制得的硫酸铵纯度，取10.0g样品，完全溶于水，向溶液中滴加过量的氯化钡溶液，目的是使硫酸根离子完全沉淀，静置向上层清液再滴加氯化钡就不会有沉淀生成，可以检验氯化钡是否已过量；
向溶液中滴加过量的氯化钡溶液，过滤、洗涤、干燥后的固体为硫酸钡，质量为16.31g，n（BaSO₄）=

m

M

=

16.31g

233g/mol

=0.07mol，n（（NH_4^）2SO₄）=n（SO₄²⁺）=n（BaSO₄）=0.07mol，m（（NH_4^）2SO₄）=n?M=0.07mol×132g/mol=9.24g，硫酸铵的纯度=

9.24g

10.0g

×100%=92.4%；
故答案为：氯化钡溶液；92.4%；
（5）甲：氯化铵受热分解成氨气和氯化氢，但氨气和氯化氢一冷却马上又可以化合成氯化铵，这个方案很难制氨气；
乙：氨水中存在平衡关系：NH₃+H₂O═NH₃?H₂O═NH₄⁺+OH^-，加热浓氨水，氨气溶解度降低，从溶液中逸出，平衡向逆反应方向移动，可以制取氨气；
丙：熟石灰和氯化铵混合后加热可以制取氨气，反应的化学方程式为：2NH₄Cl+Ca（OH）₂

△   .

CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O，可以制取氨气；
丁：利用CaO与H₂O剧烈反应，生成Ca（OH）₂，放出大量热，促进NH₃?H₂O的分解及NH₃的挥发逸出，又由于Ca（OH）₂是强碱，也促进NH₃?H₂O的分解及NH₃的挥发逸出，反应的化学方程式为：NH₃?H₂O+CaO═NH₃↑+Ca（OH）₂，可以制取氨气；故选甲；
选择氨气的制取装置后，再用图3装置收集干燥的氨气，并制取硫酸铵溶液，顺序为：制气装置、干燥装置、集气装置、吸收装置、尾气处理装置；连接的顺序（用接口序号字母表示）是：de，gf，cb，h；
上述装置中，水的密度比四氯化碳小，浮在四氯化碳的上面，四氯化碳不能和氨气反应，也不溶解氨气，该装置既能够吸收易溶性气体，又能够防止倒吸；
故答案为：甲；d；e；g；f；c；b；h；防倒吸．

点评：本题为工艺流程题，涉及原料、产品的判断、方程式的书写、检验、气体的制备等．做题时要充分利用所给的信息，结合自己已学过的知识，进行有依据性的推测、计算，难度较大．