Question

(14分)某合成氨厂利用附近化工厂副产品CaSO₄设计了以下制备(NH₄)₂SO₄的工艺流程：

请回答以下问题：

（1）天然气中的H₂S杂质常用氨水吸收，产物为NH₄HS。一定条件下向NH₄HS溶液中通入空气，得到单质硫并使吸收液再生，写出再生反应的化学方程式：                           。

（2）工业上在500℃左右使用铁触媒作为催化剂合成NH₃，

①铁触媒中含有Fe^3＋，，则Fe^3＋的核外电子排布式为            

②500℃时，合成塔中的反应为：N₂（g）+3H₂（g）2NH₃（g）  ∆H= －92.4kJ/mol在密闭条件下，下列示意图能说明反应进行到t₁时刻时达到平衡状态的是    （填字母编号）。

（3）沉淀池中反应的化学方程式为                                       

（4）在上述流程中可以循环使用的X是           （填化学式），从(NH₄)₂SO₄溶液中获得 (NH₄)₂SO₄晶体操作的步骤是是加热浓缩、         、过滤、洗涤、干燥。

Answer

（14分）（1）2NH4HS＋O2=2S＋2NH3·H2O（3分）

（2）〔Ar〕3d5 或1s22s22p63s23p63d5（2分） c d（2分）

（3）CaSO4＋CO2＋2NH3＋H2O=CaCO3↓＋(NH4)2SO4 （3分）

（4）CO2（2分） 冷却结晶（2分）。

【解析】

试题分析：（1）天然气中的H2S杂质常用氨水吸收，产物为NH4HS。一定条件下向NH4HS溶液中通入空气，得到单质硫并使吸收液再生，则再生反应的化学方程式是：2NH4HS＋O2=2S＋2NH3·H2O；（2）①Fe是26号元素，Fe3＋核外有23个电子，则Fe3＋的核外电子排布式为〔Ar〕3d5 或1s22s22p63s23p63d5；②当反应达到平衡状态时，各种物质的浓度不变，正反应和逆反应的速率保持不变，各种物质的含量保持不变。A温度越高，反应速率越快，因此不能说在t1时刻正反应和逆反应的速率最高，错误；b.化学平衡常数与温度有关，与该反应是否达到平衡无关，温度升高，平衡逆向移动，化学平衡常数减小，而图示的是不同温度，平衡常数相同，因此表示错误；c.在t1时刻，N2、H2的浓度都不随时间而改变，因此反应达到平衡，正确；d.该反应是反应前后气体体积不等的反应，由于氢气的含量不变，则总物质的量不变，氢气的物质的量不变，所以反应达到平衡，正确；选项是c、d；（3）在沉淀池中CaSO4、CO2、NH3反应形成CaCO3沉淀及(NH4)2SO4。反应的化学方程式为CaSO4＋CO2＋2NH3＋H2O=CaCO3↓＋(NH4)2SO4；（4）产生的CaCO3沉淀过滤出来，高温煅烧可得CO2、CaO,载通入沉淀池中发生反应，因此在上述流程中可以循环使用的X是从(NH4)2SO4溶液中获得 (NH4)2SO4晶体操作的步骤是是加热浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。

考点：考查制备(NH4)2SO4的工艺流程的知识，包括原子的核外电子排布式和化学方程式的书写、化学平衡状态的判断、物质的循环利用、混合物的分离与提纯的知识。