Question

8．如圖是我國(guó)科技工作者研制的以尿素為原料生產(chǎn)三聚氰胺  （C₃N₆H₆）的工藝--“常壓氣相一步法聯(lián)產(chǎn)純堿新技術(shù)”：

已知：①尿素的熔點(diǎn)是132.7℃，常壓下超過(guò)160℃即可分解；
②三聚氰胺的熔點(diǎn)是354℃，加熱易升華，微溶于水．
請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）以尿素為原料生產(chǎn)三聚氰胺的原理是6CO（NH₂）₂ $\stackrel{一定條件下}{→}$1C₃N₆H₆+6NH₃↑+3CO₂↑（配平化學(xué)方程式，在橫線上填上相應(yīng)物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)），在實(shí)驗(yàn)室使尿素熔化的容器的名稱為坩堝．
（2）工業(yè)上合成尿素的化學(xué)方程式為CO₂+2NH₃→CO（NH₂）₂+H₂O（反應(yīng)條件可以不寫）．
（3）寫出下列物質(zhì)中主要成分的化學(xué)式：產(chǎn)品2NH₄Cl、XCO₂．
（4）聯(lián)氨系統(tǒng)沉淀池中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為CO₂+NH₃+NaCl+H₂O=NH₄Cl+NaHCO₃↓．
（5）為了使母液中析出更多的產(chǎn)品2，常用的方法是AD．
A．加入NaCl固體                   B．加入NaHCO₃固體
C．通入CO₂                        D．通入NH₃
（6）若生產(chǎn)過(guò)程中有4%的尿素?fù)p耗，則1t尿素可生產(chǎn)0.336t三聚氰胺和0.848t副產(chǎn)品純堿．（精確到0.001）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)質(zhì)量守恒定律進(jìn)行配平，設(shè)尿素分子式前系數(shù)為m，三聚氰胺分子式前系數(shù)為n，氨氣分子式前系數(shù)為x，二氧化碳分子式前系數(shù)為y，根據(jù)碳、氫、氧、氮原子守恒配平，實(shí)驗(yàn)室熔化尿素需要在坩堝中進(jìn)行；
（2）工業(yè)上用二氧化碳和氨氣反應(yīng)來(lái)制取尿素，同時(shí)生成水；
（3）根據(jù)反應(yīng)原理6CO（NH₂）₂ $\stackrel{一定條件下}{→}$C₃N₆H₆+6NH₃↑+3CO₂↑，及生產(chǎn)流程分析產(chǎn)品2為氯化銨，X為二氧化碳；
（4）聯(lián)氨系統(tǒng)沉淀池中，加入飽和食鹽水和二氧化碳，大大降低了碳酸氫鈉的溶度積，析出碳酸氫鈉晶體；
（5）根據(jù)反應(yīng)方程式CO₂+NH₃+NaCl+H₂O=NH₄Cl+NaHCO₃↓進(jìn)行判斷；
（6）設(shè)出三聚氰胺的質(zhì)量、二氧化碳的物質(zhì)的量，然后根據(jù)反應(yīng)原理計(jì)算出三聚氰胺的質(zhì)量，純堿的質(zhì)量．

解答 解：（1）根據(jù)質(zhì)量守恒定律進(jìn)行配平，設(shè)尿素分子式前系數(shù)為m，三聚氰胺分子式前系數(shù)為n，氨氣分子式前系數(shù)為x，二氧化碳分子式前系數(shù)為y，根據(jù)碳、氫、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，所以方程式為：6CO（NH₂）₂ $\stackrel{一定條件下}{→}$C₃N₆H₆+6NH₃↑+3CO₂↑，實(shí)驗(yàn)室熔化、灼燒固體物質(zhì)需用坩堝，所以實(shí)驗(yàn)室熔化尿素需要在坩堝中進(jìn)行，
故答案為：6、1、6、3；坩堝；
（2）工業(yè)上用二氧化碳和氨氣反應(yīng)來(lái)制取尿素，化學(xué)反應(yīng)方程式為：CO₂+2NH₃→CO（NH₂）₂+H₂O，
故答案為：CO₂+2NH₃→CO（NH₂）₂+H₂O；
（3）根據(jù)生產(chǎn)流程，分離器中分離出產(chǎn)品1三聚氰胺；聯(lián)氨系統(tǒng)沉淀池中加入飽和食鹽水和二氧化碳，析出碳酸氫鈉晶體，母液主要是氯化銨溶液，利用母液得到產(chǎn)品2氯化銨；X是能夠循環(huán)利用的二氧化碳，
故答案為：NH₄Cl；CO₂；
（4）由于聯(lián)氨系統(tǒng)沉淀池中，加入飽和食鹽水和二氧化碳，大大降低了碳酸氫鈉的溶度積，析出碳酸氫鈉晶體，所以聯(lián)氨系統(tǒng)沉淀池中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式為：
CO₂+NH₃+NaCl+H₂O=NH₄Cl+NaHCO₃↓，
故答案為：CO₂+NH₃+NaCl+H₂O=NH₄Cl+NaHCO₃↓；
（5）要從母液中析出更多的碳酸氫鈉，根據(jù)反應(yīng)CO₂+NH₃+NaCl+H₂O=NH₄Cl+NaHCO₃↓，可以向溶液中加入氯化鈉或者通入二氧化碳?xì)怏w，
故選A、D；
（6）設(shè)生成x噸三聚氰胺，同時(shí)生成nmol二氧化碳
根據(jù)反應(yīng)6CO（NH₂）₂ $\stackrel{一定條件下}{→}$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，
由于氨氣與二氧化碳的物質(zhì)的量是2：1，反應(yīng)CO₂+NH₃+NaCl+H₂O→NH₄Cl+NaHCO₃ 中二氧化碳和氨氣物質(zhì)的量是1：1，氨氣過(guò)量，所以應(yīng)該按照二氧化碳的量計(jì)算生成純堿的質(zhì)量；根據(jù)反應(yīng)CO₂+NH₃+NaCl+H₂O→NH₄Cl+NaHCO₃ 及碳原子守恒，生成純堿的物質(zhì)的量就等于尿素反應(yīng)生成的二氧化碳的物質(zhì)的量，純堿的質(zhì)量為：106g/mol×8000mol=848000g=0.848t，
故答案為：0.336；0.848．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了合成三聚氰胺的方法，涉及的知識(shí)點(diǎn)較多、綜合性較強(qiáng)，考查同學(xué)們靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，題目難度中等．