课时过关·能力提升
1与氨碱法比较,下列关于联合制碱法优点的判断中不正确的是( ) A.提高了原料利用率 C.减少了环境污染
B.降低了生产成本 D.减轻了对设备的腐蚀
解析：侯氏制碱法是将合成氨工业和制碱工业联合起来,保留了氨碱法的优点,消除了它的缺点,使食盐的利用率提高到了96%以上;NH4Cl可作氮肥,避免了生成大量无用的CaCl2;同时可与合成氨厂联合,使合成氨的原料气CO转化成CO2,革除了CaCO3制CO2这一工序,降低了生产成本,减少了对环境的污染。 答案：D
2我国著名的化工专家侯德榜在20世纪20年代所创立的侯氏制碱法享誉中外。侯氏制碱法中的碱是指下列的( ) A.NaOH C.Na2CO3 答案：C
31892年比利时人索尔维以NaCl、CO2、NH3、H2O为原料制得了纯净的Na2CO3,该法又称氨碱法,其主要生产流程如下:
B.K2CO3 D.NaHCO3
解析：侯氏制碱法制备的是Na2CO3,俗称纯碱。
下列有关说法不正确的是( )
A.从理论上看,循环生产时不需要再补充NH3
B.从绿色化学原料充分利用的角度看,该方法有两个明显的缺陷是:氯化钠未能充分利用和产生CaCl2废弃物
C.将NH4Cl作为一种化工产品,不再生产NH3来循环使用
D.从理论上看,每生产1 mol Na2CO3,再补充的物质及其物质的量分别是2 mol NaCl和1 mol CO2 解析：工业制碱的原理涉及反应:NaCl+NH3+CO2+H2O
NaHCO3↓+NH4Cl,2NaHCO3
Na2CO3+CO2↑+H2O↑。索尔维法用生成的氯化铵
制备氨气,将氯化铵进行了循环利用,所以从理论上讲,是不需要补充氨的。但是在生产过程中,NaCl母液被弃去,氯化铵制备氨气生成了无用的氯化钙,这两点是索尔维法的缺陷。根据反应关系式及原子守恒,从理论上看每生产1 mol Na2CO3,再补充2 mol NaCl和1 mol CO2。 答案：C
4我国化工专家侯德榜根据NaHCO3溶解度比NaCl、Na2CO3、NH4HCO3、NH4Cl溶解度都小的性质,运用CO2+NH3+H2O+NaCl生产流程示意图: 气体A的饱和溶液
A和食盐的饱和溶液
悬浊液
晶体
纯碱
NaHCO3↓+NH4Cl的反应原理制备纯碱。下面是在实验室进行模拟实验的
则下列叙述错误的是( ) A.A气体是NH3,B气体是CO2
B.第Ⅲ步得到的晶体是发酵粉的主要成分
C.第Ⅲ步操作用到的主要玻璃仪器是烧杯、漏斗、玻璃棒 D.第Ⅳ步操作的主要过程有溶解、蒸发、结晶
解析：侯氏制碱法是先制得氨化的饱和食盐水,再往其中通入CO2(即往饱和食盐水中依次通入足量的NH3、CO2,不能依次通入CO2、NH3,因为NH3在水中的溶解度远远大于CO2的溶解度,先将溶液氨化后,吸收CO2的效果更好),第Ⅱ步即得到NaHCO3悬浊液,第Ⅳ步应将NaHCO3加热分解,以得到Na2CO3。 答案：D
5联合制碱法中关键的一步是把NH4Cl从几乎饱和的NaHCO3溶液中分离出来,为此根据NaCl和NH4Cl溶解度的差异,向混合溶液中通入某种气体,同时加入磨细的食盐,可析出不夹带NaHCO3的NH4Cl。NaCl和NH4Cl共同存在时的溶解度曲线如下图所示,所以以下操作正确的是( )
选通入气温度控制项 体 /℃ A CO2 30~40 B CO2 0~10
续表
选通入气温度控制项 体 /℃
C NH3 D NH3 30~40 0~10
解析：由图可知,溶液的温度在0~10 ℃的范围内,有利于NaCl的溶解和NH4Cl的析出。向溶液中加NaCl就是加Na和Cl,向溶液中加NH3就是加OHNH4Cl的析出。 答案：D
6纯碱是一种重要的化工原料。目前制碱工业主要有氨碱法和联合制碱法两种工艺。下列说法错误的是( )
A.联合制碱法和氨碱法的化学反应原理中都有下列化学反应: NH3+CO2+NaCl+H2O2NaHCO3
NaHCO3↓+NH4Cl
+
--
Na2CO3+H2O↑+CO2↑
B.联合制碱法生产中有氨的循环利用工艺 C.氨碱法生产中有氨的循环利用工艺 D.联合制碱法和氨碱法都有一定的局限性
解析：氨碱法将NH4Cl和Ca(OH)2再反应,使NH3循环利用;联合制碱法是制得纯碱和副产品氯化铵。 答案：B
7在制小苏打(NaCl+CO2+NH3+H2OA.先通入CO2,达到饱和后再通入NH3 B.先通入NH3,达到饱和后再通入CO2 C.CO2和NH3同时通入 D.以上三种方法都行
解析：CO2在NaCl溶液中溶解度小,先通NH3使溶液呈碱性,通入足量的CO2,生成大量的HNaHCO3晶体。 答案：B
8下列说法中错误的是( )
A.用联合制碱法制造纯碱和氯化铵,原料的利用率高,完全不必考虑环境保护的问题 B.化工生产技术始终是在不断创新中发展,侯氏制碱法也还需要改进 C.社会对纯碱的需求是纯碱生产技术创新发展的原动力 D.纯碱生产技术的再创新需要多门学科、多种技术的协同作用
解析：化工生产一般都会产生污染物,要科学地评价纯碱生产技术及其他化工生产技术。 答案：A
91791年,法国医生路布兰首先获得制碱专利,以食盐、浓硫酸、石灰石、煤为原料制碱,该方法分三步:
NaHCO3↓+NH4Cl)的操作中,应在饱和食盐水中( )
①用NaCl与浓硫酸反应制Na2SO4: 2NaCl+H2SO4(浓)
Na2SO4+2HCl↑
②用焦炭还原Na2SO4制Na2S: Na2SO4+2C
Na2S+2CO2↑
③用硫化钠与石灰石反应制Na2CO3: Na2S+CaCO3
Na2CO3+CaS
下列说法正确的是( ) A.②③两步都是氧化还原反应 B.只有第②步是氧化还原反应 C.该方法对生产设备基本没有腐蚀 D.该方法成本较低
解析：依据氧化还原反应是有化合价变化的反应可知,只有第②步是氧化还原反应,故A错误,B正确;该生产中产生HCl,对生产设备酸蚀严重;该方法具有原料利用不充分、成本较高等特点,故C、D错误。 答案：B
101892年,比利时人索尔维以NaCl、CO2、H2O、NH3为原料生产Na2CO3,叫索尔维法。其主要步骤是:
(1)在NH3饱和的NaCl溶液中通入CO2制得NaHCO3; (2)再将NaHCO3焙烧制得纯碱,CO2循环使用;
(3)在析出小苏打的母液中加入生石灰,生成的NH3循环使用。1940年,我国著名化工专家侯德榜先生,冲破了索尔维法的技术封锁,并加以改进,用NaCl固体代替生石灰,加入母液使NH4Cl晶体析出,生产出纯碱和氯化铵。这便是举世闻名的侯氏制碱法。 试回答:
(1)在氨饱和NaCl溶液中通入CO2的两步反应方程式为 。 (2)不能在NaCl溶液中通入CO2制NaHCO3的原因是 。 (3)析出小苏打的母液中加入生石灰的反应方程式是 。 (4)侯氏制碱法与索尔维法相比,其优点是 。 解析：通入氨气后,氨气在水溶液中发生反应:NH3+H2O
NH3·H2O
CO2后发生反应CO2+OH
-
HH,
由于NaHCO3溶解度较小,所以可析出NaHCO3晶体;母液中含有NH4Cl,加入生石灰可生成NH3和CaCl2。副产品NH4Cl可用作肥料;析出NH4Cl后的母液循环使用,提高NaCl利用率;不生成CaCl2。 答案：(1)NH3+H2O+CO2
NH4HCO3+NaCl(3)2NH4Cl+CaO
NH4HCO3, NH4Cl+NaHCO3↓ CaCl2+H2O+2NH3↑
(2)H2CO3酸性比盐酸弱,CO2与NaCl不反应
(4)使NH4Cl析出,可作氮肥;不生成CaCl2;原料NaCl利用率高 11工业生产纯碱的工艺流程示意图如下:
完成下列填空:
(1)粗盐水加入沉淀剂A、B除杂质(沉淀剂A来源于石灰窑厂),写出A、B的化学式。 A ,B 。
(2)工业生产纯碱工艺流程中,碳酸化时产生的现象是 。碳酸化时没有析出碳酸钠晶体,其原因是 。
(3)碳酸化后过滤,滤液D最主要的成分是 (填写化学式),检验这一成分的阴离子的具体方法是 。
(4)氨碱法流程中氨是循环使用的,为此,滤液D加入石灰水加热产生氨气。加石灰水后所发生的反应的离子方程式为 。
(5)产品纯碱中含有碳酸氢钠。如果用加热分解的方法测定纯碱中碳酸氢钠的质量分数,纯碱中碳酸氢钠的质量分数可表示为 (注明你的表达式中所用的有关符号的含义)。
解析：(1)根据沉淀剂A的来源,可知A是CaO。B的作用是用来除去加入的过量沉淀剂,为不引入新的杂质则选用Na2CO3。
(2)氨化后的氯化钠溶液中通入CO2酸化,因为在氨气的作用下会产生碳酸氢钠:NaCl+NH3+H2O+CO2Cl的存在。
(5)设样品质量为m1,加热后固体质量为m2。 2NaHCO3
Na2CO3+CO2↑+H2O↑ Δm 168
62
-
NaHCO3↓+NH4Cl,由于NaHCO3的溶解度较小,从溶液中析出。
-
(3)滤液中含有NH4Cl,Cl的检验通常是用硝酸酸化的AgNO3溶液,若能产生白色沉淀,即可证明
x m1-m2
x
则NaHCO3的质量分数为
w(NaHCO3)
答案：(1)CaO Na2CO3
(2)有晶体析出(或出现浑浊) 碳酸钠溶解度比碳酸氢钠大
(3)NH4Cl 取少许溶液,加硝酸酸化,加硝酸银溶液,若有白色沉淀,证明该阴离子是氯离子 (4)↑+H2O (5)w(NaHCO3)
12工业上可用食盐和石灰石为主要原料,经不同的方法生产纯碱。请回答下列问题:
(1)路布兰法是以食盐、石灰石、浓硫酸、焦炭为原料,在高温下进行煅烧,再浸取、结晶而制得纯碱。
①食盐和浓硫酸反应的化学方程式为 ;
②硫酸钠和焦炭、石灰石反应的化学方程式为 (已知产物之一为CaS)。
(2)氨碱法的工艺如图所示,得到的碳酸氢钠经煅烧生成纯碱。
氨碱法示意图
①图中的中间产物C是 ,D是 (写化学式);
②装置乙中发生反应的化学方程式为 。 (3)联合制碱法是对氨碱法的改进,其优点是 。 解析：(1)①食盐和浓硫酸反应可制取挥发性HCl:NaCl+H2SO4(浓)NaCl+NaHSO4
Na2SO4+HCl↑或2NaCl+H2SO4(浓)
NaHSO4+HCl↑、
Na2SO4+2HCl↑。②Na2SO4、CaCO3和C在高温下
反应,其中一种产物为CaS,说明该反应为氧化还原反应,反应的产物中应有CO气体:Na2SO4+CaCO3+4C
CaS+Na2CO3+4CO↑。
(2)由工艺流程图可知,NH4Cl应与Ca(OH)2反应生成CaCl2并产生NH3,NH3通入NaCl溶液中,D为NH3。乙中发生反应的化学方程式为NH3+CO2+NaCl+H2O答案：(1)①NaCl+H2SO4(浓)2NaCl+H2SO4(浓)
NaHCO3↓+NH4Cl。
Na2SO4+HCl↑[或
NaHSO4+HCl↑、NaCl+NaHSO4
Na2SO4+2HCl↑]
CaS+Na2CO3+4CO↑
②Na2SO4+CaCO3+4C(2)①Ca(OH)2 NH3 ②NH3+CO2+NaCl+H2O
NaHCO3↓+NH4Cl
(3)联合制碱法保留了氨碱法的优点,消除了它的缺点,使氯化钠的利用率提高到96%以上;NH4Cl可作氮肥;可与合成氨厂联合,使合成氨的原料气CO转化成CO2,革除了CaCO3制CO2这一工序 ★
13我国著名化工专家侯德榜先生发明的侯氏制碱法,因原料利用率高,并能进行连续生产,从
而享誉中外。侯氏制碱法的基本做法是向饱和食盐水中通入氨气和二氧化碳,获得碳酸氢钠晶体,再将所得碳酸氢钠晶体加热分解后即可得到纯碱。它的反应原理可用下列化学方程式表示: NaCl+NH3+CO2+H2O
NaHCO3↓+NH4Cl,2NaHCO3
Na2CO3+CO2↑+H2O↑。
某课外兴趣小组同学按照侯氏制碱法原理,设计了如下一套实验装置:
实验室可供选用的药品:浓氨水、纯碱、大理石、稀盐酸、稀硫酸、熟石灰、氯化铵、氯化钠。 (1)A、D中最合适的试剂(填名称)为A ;D 。 (2)本实验具体操作过程中,应先通 气体,再通 气体;原因是 。
(3)指出该装置中的错误(至少两处): 。
(4)在改进装置后,该同学进行了实验,实验所用的饱和NaCl溶液中含溶质58.5 g,实验最后得到无水碳酸钠26.0 g,则其产率为多少?该同学针对其实验结果,认真分析了造成损失的原因,发现其操作步骤并没有错误,则主要原因是 。
(5)在侯氏制碱法工业生产中,原料的利用率高,大大降低了成本。请问本实验中哪些物质可重复利用? 。
解析：本题以侯氏制碱法的原理为切入点,分别考查药品的选用、操作过程分析、实验装置评价、化学计算、化工生产原理等。根据反应原理,实验操作过程为:先制得NH3(左边装置)和CO2(右边装置),再将制得的气体依次通入饱和食盐水中即得碳酸氢钠晶体,再加热碳酸氢钠晶体就可以得到纯碱。
答案：(1)氯化铵和熟石灰 稀盐酸
(2)NH3 CO2 CO2在水中溶解度小,先通NH3至饱和,有利于NaHCO3析出
(3)B、C之间缺少止水夹;B装置没有与大气相通,为密闭装置;通NH3的导管伸入液面以下(任填两种即可)
(4)根据钠元素守恒,得关系式:2NaCl~Na2CO3,m(Na2CO3)≈49.1%;NaHCO3在水中有部分溶解,未能全部沉淀出来 (5)NH4Cl、CO2
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