Question

4．石灰氮（有效成分为CaCN₂）既是一种用途广泛的化工原料，又可用作肥料和绿色农药．生产原理为CaC₂（s）+N₂（g）═CaCN₂（s）+C（s）△H=-3010kJ•mol^-1，工艺流程如下：

（1）电炉中发生反应的化学方程式为CaO+3C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CaC₂+CO↑．
（2）生产中必须控制湿度，电石遇湿会产生C₂H₂、H₂S、PH₃等气体，说明电石中含有CaS、、Ca₃P₂等杂质（写化学式）．
（3）以10吨CaO质量分数为96%的生石灰为原料，理论上最多可制得含CaCN₂ 24%的石灰氮产品57.14吨．
（4）回炉料是淘汰的不合格产品返回到生产线上作为原材料来使用，该工艺中使用回炉料的优点是提高资源的利用率．
（5）相同原料、相同配料比，某次得到的石灰氮产品中含氮量较低，可能的原因是（任写一点）回转炉中的温度过高．
（6）石灰氮用作化肥时，适合于酸性土壤，石灰氮长时间露置空气中会生成一种盐和一种碱性气体，该反应的化学方程式为CaCN₂+3H₂O=CaCO₃+2NH₃↑．

Answer 1

分析 （1）电炉中发生反应的反应物为生石灰和碳，生成物为一氧化碳和电石，据此写化学方程式；
（2）根据元素守恒和水解的原理判断电石中含有杂质；
（3）根据钙元素守恒，10吨CaO质量分数为96%的生石灰中钙的物质的量为$\frac{10×1{0}^{6}×0.96}{56}$mol=1.71×10⁵mol，理论上最多可制得含CaCN₂ 的物质的量为1.71×10⁵mol，据此计算石灰氮的产量；
（4）使用回炉料可以提高资源的利用率；
（5）如果原料、配料比都相同的情况下，某次得到的石灰氮产品中含氮量较低，可从反应控制的条件分析；
（6）石灰氮水解会生成一种盐和一种碱性气体，则这种盐应为碳酸钙，碱性气体应为氨气，碱性气体会使土壤呈碱性，据此答题；

解答 解：（1）电炉中发生反应的反应物为生石灰和碳，生成物为一氧化碳和电石，反应化学方程式为CaO+3C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CaC₂+CO↑，
故答案为：CaO+3C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CaC₂+CO↑；
（2）根据元素守恒和水解的原理可知电石中应含有杂质为钙的硫化物和钙的磷化物，即CaS、Ca₃P₂，
故答案为：CaS、Ca₃P₂；
（3）根据钙元素守恒，10吨CaO质量分数为96%的生石灰中钙的物质的量为$\frac{10×1{0}^{6}×0.96}{56}$mol=1.71×10⁵mol，理论上最多可制得含CaCN₂ 的物质的量为1.71×10⁵mol，所以生成含CaCN₂ 24%的石灰氮的质量为1.71×10⁵×80g÷24%=57.14×10⁶g=57.14吨，
故答案为：57.14；
（4）根据元素守恒，使用回炉料可以提高资源的利用率，
故答案为：提高资源的利用率；
（5）如果原料、配料比都相同的情况下，由于生成石灰氮的反应为放热反应，所以某次得到的石灰氮产品中含氮量较低，可能的原因是回转炉中的温度过高，不利于反应生成石灰氮，
故答案为：回转炉中的温度过高；
（6）石灰氮水解会生成一种盐和一种碱性气体，则这种盐应为碳酸钙，碱性气体应为氨气，反应方程式为CaCN₂+3H₂O=CaCO₃+2NH₃↑，碱性气体会使土壤呈碱性，所以石灰氮用作化肥时，适合于酸性土壤，
故答案为：酸；CaCN₂+3H₂O=CaCO₃+2NH₃↑．

点评 本题考查石灰氮的制备，涉及工业流程分析、化学方程式的书写、化学计算等，较为综合，难度较大，弄清实验原理是解题的关键．