Question

11．为了综合利用副产品CaSO₄，某化工厂与相邻的合成氨厂联合设计了下列（NH₄）₂SO₄生产流程：请回答以下问题：
（1）合成氨反应的化学方程式是N₂+3H₂$\frac{\underline{\;\;催化剂\;\;}}{高温高压}$2NH₃，该反应在合成塔（填设备名）中发生，反应所用催化剂一般用铁触媒．
（2）沉淀池中发生的主要反应方程式是CaSO₄+CO₂+2NH₃+H₂O=CaCO₃↓+（NH₄）₂SO₄，该反应能够发生的原因是生成的CaCO₃溶解度小于CaSO₄有利于反应向正向进行．
（3）在上述流程中可以循环使用的物质是CO₂，该生产过程中的副产品是生石灰．
（4）从绿色化学和资源综合利用的角度说明上述流程的主要优点是该流程中产生的CO₂循环使用，得到的产品和副产品都是有用的物质，无废物产生．

Answer 1

分析 工业合成氨的反应原理为N₂+3H₂$\frac{\underline{\;\;催化剂\;\;}}{高温高压}$2NH₃，将NH₃和CO₂通入沉淀池中并加入CaSO₄，生成（NH₄）₂SO₄和CaCO₃，发生CaSO₄+CO₂+2NH₃+H₂O=CaCO₃↓+（NH₄）₂SO₄，CaCO₃在煅烧炉中分解生成CO₂和CaO，CO₂可循环使用，
（1）氮气和氢气在高温高压、催化剂条件下反应生成氨气，该反应在合成塔中进行，催化剂为铁触媒；
（2）CaCO₃溶解度小于CaSO₄，则沉淀池中硫酸钙与二氧化碳、氨气、水反应生成碳酸钙沉淀和硫酸铵；
（3）碳酸钙高温下分解生成氧化钙和二氧化碳，二氧化碳可以循环利用，氧化钙为副产品；
（4）从反应原理及可循环利用物质、副产品及是否有污染物生成等角度分析．

解答 解：（1）工业合成氨的反应原理为：N₂+3H₂$\frac{\underline{\;\;催化剂\;\;}}{高温高压}$2NH₃；该反应在合成塔中进行，需要使用铁触媒做催化剂，
故答案为：N₂+3H₂ $\frac{\underline{\;\;催化剂\;\;}}{高温高压}$2NH₃；合成塔；铁触媒；
（2）将NH₃和CO₂通入沉淀池中并加入CaSO₄，由于生成的CaCO₃溶解度小于CaSO₄有利于反应向正向进行，则反应生成（NH₄）₂SO₄和CaCO₃，反应的化学方程式为：CaSO₄+CO₂+2NH₃+H₂O=CaCO₃↓+（NH₄）₂SO₄，
故答案为：CaSO₄+CO₂+2NH₃+H₂O=CaCO₃↓+（NH₄）₂SO₄；生成的CaCO₃溶解度小于CaSO₄有利于反应向正向进行；
（3）CaCO₃在煅烧炉中分解生成CO₂和CaO，CO₂可循环使用，副产品为生石灰，
故答案为：CO₂；生石灰；
（4）根据反应流程离子，该反应的有点为：生成的CO₂可循环使用，CaO可制备硫酸钙，没有废物生成，
故答案为：该流程中产生的CO₂循环使用，得到的产品和副产品都是有用的物质，无废物产生．

点评 本题考查工业合成氨，题目难度中等，明确合成流程及反应原理为解答关键，试题侧重考查学生的分析、理解能力及灵活应用基础知识的能力，（2）为易错点，需要从难溶物溶解平均及其转化实质角度考虑．