Question

最近我國在用磷銨副產(chǎn)物磷石音制硫酸并聯(lián)產(chǎn)水泥的技術方面獲得重大突破，利用生產(chǎn)磷銨排放的廢渣磷石膏制硫酸并聯(lián)產(chǎn)水泥，硫酸返回用于生產(chǎn)磷銨化肥．其生產(chǎn)流程如下：

反應M的主要反應之一為：2CaSO₄+C

900-1200℃  .

2CaO+2SO₂↑+CO₂↑試回答下列問題：
（1）完成反應I：Ca（PO₄）₃F+5H₂SO₄+

 

□═3H₃SO₄+5（CaSO₄?2H₂O）+□

 

．
（2）反應n的生成物是兩種酸式鹽的混合物，若兩者物質的量之比為1：1，則參加反應的H₃PO₄與NH₃的物質的量之比為

 

．
（3）化驗室要測定固體A中的生石音（化學式為CaSO₄?QH₂O）的含量（固體A中其余物質受熱不分解）．
已知：CaSO₄?2H₂O

120-130℃  .

CaSO₄?

1

2

H₂O+

3

2

H₂O      CaSO₄?

1

2

H₂O

400℃  .

CaSO₄+

1

2

H₂O
①把固體A放徉坩堝中至少加熱到

 

℃，為了得到正確的實驗結果，實驗中至少要進行

 

 （填數(shù)字）次稱量；
②若實驗前取a g固體A，實驗后固體物質的質量為b g，則樣品中生石膏的質量分數(shù)為

 

．（用含a、b的關系式表示）
（4）在硫酸工業(yè)中，操作c是在

 

 （填設備名稱）中進行，在燃料煤中摻入CaO，可消除SO₂對大氣的污染，同時獲CaSO₄，試用一個化學方程式表示消除SO₂污染的原理

 

．

Answer 1

考點：制備實驗方案的設計,物質分離和提純的方法和基本操作綜合應用

專題：實驗設計題,元素及其化合物

分析：利用生產(chǎn)磷銨排放的磷石膏廢渣制硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥，硫酸返回用于生產(chǎn)磷銨，礦石粉碎加入硫酸反應生成磷酸，石膏晶體，氟化氫氣體，過濾得到磷酸溶液和石膏固體A，A處理得到半石膏，加入焦炭和粘土高溫加熱得到水泥熟料和混合氣體二氧化硫和二氧化碳，凈化得到二氧化硫氣體，通過反應生成硫酸循環(huán)使用，磷酸中加入氨氣反應生成磷銨，反應過程中的NH₄）₂HPO₄、NH₄H₂PO₄．重新進入磷酸中完全反應，
（1）根據(jù)質量守恒配平化學方程式；
（2）反應Ⅱ磷酸與氨氣發(fā)生反應，可以生成（NH₄）₂HPO₄、NH₄H₂PO₄，且兩者物質的量之比為1：1，求出磷酸與氨氣的比例；
（3）①根據(jù)生石灰分解的化學方程式確定反應溫度；由實驗原理分析出稱量固體次數(shù)；
②依據(jù)關系式求出樣品中生石膏的質量分數(shù)；
（4）在硫酸工業(yè)中，在接觸室中催化氧化SO₂，CaO吸收SO₂生成CaSO₄．

解答： 解：利用生產(chǎn)磷銨排放的磷石膏廢渣制硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥，硫酸返回用于生產(chǎn)磷銨，礦石粉碎加入硫酸反應生成磷酸，石膏晶體，氟化氫氣體，過濾得到磷酸溶液和石膏固體A，A處理得到半石膏，加入焦炭和粘土高溫加熱得到水泥熟料和混合氣體二氧化硫和二氧化碳，凈化得到二氧化硫氣體，通過反應生成硫酸循環(huán)使用，磷酸中加入氨氣反應生成磷銨，反應過程中的NH₄）₂HPO₄、NH₄H₂PO₄．重新進入磷酸中完全反應；
（1）根據(jù)質量守恒補上缺少的物質，并配平化學方程式，Ca（PO₄）₃F+5H₂SO₄+10H₂O

△   .

3H₃SO₄+5（CaSO₄?2H₂O）+HF，故答案為：10H₂O；HF；
（2）反應Ⅱ磷酸與氨氣發(fā)生反應，可以生成（NH₄）₂HPO₄、NH₄H₂PO₄，且兩者物質的量之比為1：1，則參加反應的H₃PO₄與NH₃的物質的量之比為（1+1）：（2+1）=2：3，
故答案為：2：3；
（3）①根據(jù)生石灰分解的化學方程式可知，至少加熱到400℃，生石灰才徹底分解；由實驗原理可知，需要稱量坩堝的質量、加熱前坩堝和生石灰的質量，加熱后2次坩堝和熟石灰的質量且誤差小于0.1g；
故答案為：400；4；
②依據(jù)關系式：CaSO₄?2H₂O～2H₂O；
                 172       36
                  x        （a-b）g，解之得x=

43(a-b)g

9

，則樣品中生石膏的質量分數(shù)為

43(a-b)

9a

×100%；
故答案為：

43(a-b)

9a

×100%；
（4）在硫酸工業(yè)中，在接觸室中催化氧化SO₂，CaO吸收SO₂和O₂反應生成CaSO₄，方程式為2CaO+2SO₂+O₂

△   .

2CaSO₄；
故答案為：接觸室、2CaO+2SO₂+O₂

△   .

2CaSO₄．

點評：本題考查了磷素銨的制備流程分析判斷，氨氣的制備和性質實驗驗證，實驗過程分析判斷，物質性質的理解應用和實驗基本操作的熟練掌握是解題關鍵，題目難度中等．