Question

8．如图是我国科技工作者研制的以尿素为原料生产三聚氰胺  （C₃N₆H₆）的工艺--“常压气相一步法联产纯碱新技术”：

已知：①尿素的熔点是132.7℃，常压下超过160℃即可分解；
②三聚氰胺的熔点是354℃，加热易升华，微溶于水．
请回答下列问题：
（1）以尿素为原料生产三聚氰胺的原理是6CO（NH₂）₂ $\stackrel{一定条件下}{→}$1C₃N₆H₆+6NH₃↑+3CO₂↑（配平化学方程式，在横线上填上相应物质的化学计量数），在实验室使尿素熔化的容器的名称为坩埚．
（2）工业上合成尿素的化学方程式为CO₂+2NH₃→CO（NH₂）₂+H₂O（反应条件可以不写）．
（3）写出下列物质中主要成分的化学式：产品2NH₄Cl、XCO₂．
（4）联氨系统沉淀池中发生反应的化学方程式为CO₂+NH₃+NaCl+H₂O=NH₄Cl+NaHCO₃↓．
（5）为了使母液中析出更多的产品2，常用的方法是AD．
A．加入NaCl固体                   B．加入NaHCO₃固体
C．通入CO₂                        D．通入NH₃
（6）若生产过程中有4%的尿素损耗，则1t尿素可生产0.336t三聚氰胺和0.848t副产品纯碱．（精确到0.001）

Answer 1

分析 （1）根据质量守恒定律进行配平，设尿素分子式前系数为m，三聚氰胺分子式前系数为n，氨气分子式前系数为x，二氧化碳分子式前系数为y，根据碳、氢、氧、氮原子守恒配平，实验室熔化尿素需要在坩埚中进行；
（2）工业上用二氧化碳和氨气反应来制取尿素，同时生成水；
（3）根据反应原理6CO（NH₂）₂ $\stackrel{一定条件下}{→}$C₃N₆H₆+6NH₃↑+3CO₂↑，及生产流程分析产品2为氯化铵，X为二氧化碳；
（4）联氨系统沉淀池中，加入饱和食盐水和二氧化碳，大大降低了碳酸氢钠的溶度积，析出碳酸氢钠晶体；
（5）根据反应方程式CO₂+NH₃+NaCl+H₂O=NH₄Cl+NaHCO₃↓进行判断；
（6）设出三聚氰胺的质量、二氧化碳的物质的量，然后根据反应原理计算出三聚氰胺的质量，纯碱的质量．

解答 解：（1）根据质量守恒定律进行配平，设尿素分子式前系数为m，三聚氰胺分子式前系数为n，氨气分子式前系数为x，二氧化碳分子式前系数为y，根据碳、氢、氧、氮原子守恒得：①m=3n+y（C守恒），②4m=6n+3x（H守恒），③m=2y（O守恒），④2m=6n+x（N守恒）解得：m：n：x：y=6：1：6：3，所以方程式为：6CO（NH₂）₂ $\stackrel{一定条件下}{→}$C₃N₆H₆+6NH₃↑+3CO₂↑，实验室熔化、灼烧固体物质需用坩埚，所以实验室熔化尿素需要在坩埚中进行，
故答案为：6、1、6、3；坩埚；
（2）工业上用二氧化碳和氨气反应来制取尿素，化学反应方程式为：CO₂+2NH₃→CO（NH₂）₂+H₂O，
故答案为：CO₂+2NH₃→CO（NH₂）₂+H₂O；
（3）根据生产流程，分离器中分离出产品1三聚氰胺；联氨系统沉淀池中加入饱和食盐水和二氧化碳，析出碳酸氢钠晶体，母液主要是氯化铵溶液，利用母液得到产品2氯化铵；X是能够循环利用的二氧化碳，
故答案为：NH₄Cl；CO₂；
（4）由于联氨系统沉淀池中，加入饱和食盐水和二氧化碳，大大降低了碳酸氢钠的溶度积，析出碳酸氢钠晶体，所以联氨系统沉淀池中发生的化学反应方程式为：
CO₂+NH₃+NaCl+H₂O=NH₄Cl+NaHCO₃↓，
故答案为：CO₂+NH₃+NaCl+H₂O=NH₄Cl+NaHCO₃↓；
（5）要从母液中析出更多的碳酸氢钠，根据反应CO₂+NH₃+NaCl+H₂O=NH₄Cl+NaHCO₃↓，可以向溶液中加入氯化钠或者通入二氧化碳气体，
故选A、D；
（6）设生成x吨三聚氰胺，同时生成nmol二氧化碳
根据反应6CO（NH₂）₂ $\stackrel{一定条件下}{→}$C₃N₆H₆+6NH₃↑+3CO₂↑，
      6×60                    126       3mol
        1t（1-4%）              x          n
$\frac{360x}{1t（1-4%）}$=126，解得x=0.336t，
n（CO₂）=$\frac{1}{2}$×n[CO（NH₂）₂]=0.5×$\frac{1×1{0}^{3}（1-4%）}{60}$=8000mol，
由于氨气与二氧化碳的物质的量是2：1，反应CO₂+NH₃+NaCl+H₂O→NH₄Cl+NaHCO₃ 中二氧化碳和氨气物质的量是1：1，氨气过量，所以应该按照二氧化碳的量计算生成纯碱的质量；根据反应CO₂+NH₃+NaCl+H₂O→NH₄Cl+NaHCO₃ 及碳原子守恒，生成纯碱的物质的量就等于尿素反应生成的二氧化碳的物质的量，纯碱的质量为：106g/mol×8000mol=848000g=0.848t，
故答案为：0.336；0.848．

点评 本题考查了合成三聚氰胺的方法，涉及的知识点较多、综合性较强，考查同学们灵活运用所学知识进行分析问题、解决问题的能力，题目难度中等．