- 联合制碱法——侯氏制碱法
- 共159题
“NaCl+CO2+NH3+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl”是著名的“侯氏制碱法”的重要反应.下面是4位同学对该反应涉及的有关知识发表的部分见解.其中不正确的( )
正确答案
解析
解:A.反应生成沉淀,说明NaHCO3的溶解度较其它盐小,故A正确;
B.NaHCO3俗称小苏打,不是纯碱,纯碱为碳酸钠,故B正确;
C.只有在饱和溶液中才能析出NaHCO3,故C错误;
D.反应副产品为NH4Cl,可做氮肥,故D正确.
故选:C.
(2015•德阳模拟)碳酸氢钠是一种重要的化工原料,在日常生活中也有广泛的用途,侯德榜先生发明了连续生产纯碱与氯化铵的联合制碱工艺,成为近代化学工业的奠基人之一,该反应原理为:NH3+CO2+H2O+NaCl(饱和)═NaHCO3↓+NH4Cl△H<0.
现用如图所示装置和上述原理制取碳酸氢钠晶体,图中夹持装置已略去.
可选用的药品有:①石灰石②生石灰③6mol/L盐酸④稀硫酸⑤浓氨水⑥饱和氯化钠溶液⑦饱和碳酸氢钠溶液
请回答下列问题
(1)仪器a的名称是______.
(2)B中应选用的药品是______(填序号)
(3)在实验过程中,应先向C中通入的气体的化学式是______,其原因是______.
(4)D中脱脂棉应浸润的试剂是______(填写字母编号)
a.浓硫酸 b.稀硫酸 c.氢氧化钠溶液 d.浓硝酸
(5)该小组同学为了测定C中所得晶体中碳酸氢钠的纯度(假设晶体中不含碳酸盐杂质),先将晶体充分干燥后,称量质量为wg,称量质量为wg,然后进行如下图所示实验:
①操作Ⅲ中的方法是______,______,______
②所得晶体中碳酸氢钠的纯度是______.(不必化简)
正确答案
解析
解:(1)A装置为制取二氧化碳的装置,仪器a为圆底烧瓶,故答案为:圆底烧瓶;
(2)B装置的作用为除去二氧化碳中的氯化氢,二氧化碳在饱和碳酸氢钠溶液中溶解度不大,氯化氢能够与碳酸氢钠反应生成二氧化碳,所以B中盛有试剂为饱和碳酸氢钠溶液,
故答案为:⑦;
(3)CO2在水中溶解度小,氨气极易溶于水,则先通NH3至饱和,然后通入二氧化碳气体,有利于NaHCO3析出,
故答案为:NH3;CO2在水中溶解度小,先通NH3至饱和,有利于NaHCO3析出;
(4)氨气易挥发,D中脱脂棉应浸润的试剂吸收逸出的氨气,浓硫酸能使棉花脱水、浓硝酸具有挥发性,氨气为碱性气体,与硫酸反应,所以选择稀硫酸,
故答案为:b;
(5)测定C中所得晶体的碳酸氢钠的纯度(假设晶体中不含碳酸盐杂质),将晶体充分干燥后,称量质量为wg,此时为碳酸氢钠粗品质量,操作1将晶体加热到质量不再变化时,所得粉末为碳酸钠和杂质,然后溶解,加入氢氧化钡溶液,氢氧化钡跟碳酸钠反应生成碳酸钡,将生成的碳酸钡过滤、洗涤、干燥,称量为n g,
反应的化学方程式为①2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O,②Na2CO3+Ba(OH)2=BaCO3 ↓+2NaOH,得到的碳酸钡需要经过过滤、洗涤、干燥后方可称量.
设样品中碳酸氢钠的质量为x,由上两式可得关系式:
2NaHCO3~BaCO3
84×2 197
x n
=,x=,
所得晶体中碳酸氢钠的纯度×100%,
故答案为:过滤;洗涤;干燥;×100%.
工业制纯碱的第一步是通过饱和食盐水、氨和二氧化碳之间的反应,制取碳酸氢钠晶体.该反应原理可以用以下化学方程式表示,此反应是放热反应.NH3+CO2+H2O+NaCl (饱和)═NaHCO3(晶体)+NH4Cl
Ⅰ、利用上述反应原理,设计如下图所示装置,制取碳酸氢钠晶体.B中盛有饱和碳酸氢钠溶液,C烧杯中盛有冰水,D中装有蘸稀硫酸的脱脂棉,图中夹持装置已略去.
2,4,6
可选用的药品有:a.石灰石 b.生石灰 c.6mol/L盐酸 d.稀硫酸 e.浓氨水f.饱和氯化钠溶液.
①A中制备气体的离子方程式______,E中制备气体时所需药品是(选填字母代号)______
②B中溶液作用是______C烧杯中冰水的作用是______.
③检验D出口处是否有氨气逸出的方法是:______
Ⅱ、该小组同学为了测定C中所得晶体的碳酸氢钠的纯度(假设晶体中不含碳酸盐杂质),将晶体充分干燥后,称量质量为wg.再将晶体加热到质量不再变化时,称量所得粉末质量为mg.然后进行如图所示实验:
请填空:操作III的方法为______、______、______;所得晶体中碳酸氢钠的纯度为______.
正确答案
解析
解:Ⅰ、A装置为制取二氧化碳装置,反应的离子方程式为CaCO3+2H+=Ca2++CO2↑+H2O,
B装置用于除去CO2中的HCl;
E装置为制取氨气装置,制取氨气用浓氨水和生石灰来制备,代号为be;
C中反应装置制取碳酸氢钠 NH3+CO2+H2O+NaCl (饱和)═NaHCO3(晶体)+NH4Cl,反应为放热反应,C烧杯中放冰水降低温度有利于平衡向正方向移动;
氨气为刺激性气味气体,要进行尾气处理,检验D出口处是否有氨气逸出的方法是将湿润的红色石蕊试纸放在D出口处,若试纸变蓝,则证明有氨气逸出,若试纸不变蓝,则证明没有氨气逸出;
故答案为:Ⅰ①CaCO3+2H+=Ca2++CO2↑+H2O;be;②除去CO2中的HCl; 降低温度有利于平衡向正方向移动;
③将湿润的红色石蕊试纸放在D出口处,若试纸变蓝,则证明有氨气逸出,若试纸不变蓝,则证明没有氨气逸出
Ⅱ、反应的化学方程式为①2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O,②Na2CO3+CaCl2=CaCO3 ↓+H2O+2NaCl,得到的碳酸钙需要经过过滤、洗涤、干燥后方可称量.
设样品中碳酸氢钠的质量为x,由上两式可得关系式:
2NaHCO3--CaCO3
84×2 100
x n
=,
x= g,
碳酸氢钠的质量分数=×100%=×100%
故答案为:Ⅱ过滤、洗涤、干燥;×100%.
我国制碱工业的先驱--侯德榜先生,1939年发明了著名的侯氏制碱法,其核心反应原理可用如下化学方程式表示:
NH3+CO2+NaCl+H2O═NH4Cl+NaHCO3(晶体),依据此原理,欲制得碳酸氢钠晶体,某校学生设计了如下实验装置,其中B装置中的试管内是溶有氨和氯化钠的溶液,且二者均已达到饱和.
(1)A装置中所发生反应的离子方程式为______.C装置中稀硫酸的作用为______.
(2)下表中所列出的是相关物质在不同温度下的溶解度数据(g/100g水)
参照表中数据,请分析B装置中使用冰水的目的是______.
(3)该校学生在检查完此套装置气密性后进行实验,结果没有得到碳酸氢钠晶体,指寻教师指出应在______装置之间(填写字母)连接一个盛有______的洗气装置,其作用是______.
(4)若该校学生进行实验时,所用饱和食盐水中含NaCl的质量为5.85g,实验后得到干燥的NaHCO3晶体的质量为5.04g,则NaHCO3的产率为______.
正确答案
解析
解:(1)A装置是指取二氧化碳气体的装置,是碳酸钙和盐酸发生反应生成氯化钙、水和二氧化碳;反应的离子方程式为:CaCO3+2H+=Ca2++CO2↑+H2O;C装置稀硫酸是尾气处理装置吸收过量的氨气,防止污染环境;
故答案为:CaCO3+2H+=Ca2++CO2↑+H2O;吸收从B装置中的试管内逸出的氨气,减少对环境的污染;
(2)B装置中的试管内是溶有氨和氯化钠的饱和溶液,通入二氧化碳气体会发生反应生成碳酸氢钠和氯化铵,依据图标分析可知温度越低,碳酸氢钠的溶解度越小,所以温度越低越有利于碳酸氢钠的晶体析出;
故答案为:温度越低碳酸氢钠溶解度越小,便于析出;
(3)二氧化碳气体中含有氯化氢气体,通入后和氨气反应不能生成碳酸氢钠,所以的不到碳酸氢钠晶体,所以需要加一个洗气装置用饱和碳酸氢钠溶液除去二氧化碳中的氯化氢气体;
故答案为:AB,饱和碳酸氢钠溶液;除去二氧化碳气体中的氯化氢气体;
(4)饱和食盐水中含NaCl的质量为5.85g,依据化学方程式计算NH3+CO2+NaCl+H2O═NH4Cl+NaHCO3(晶体),理论得到碳酸氢钠质量为8.4g:实验后得到干燥的NaHCO3晶体的质量为5.04g,则碳酸氢钠的产率=×100%=60%;
故答案为:60%
(2014•新建县校级模拟)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.
①“氨碱法”产生大量CaCl2废弃物,写出该工艺中产生CaCl2的化学方程式:______;
②写出“联合制碱法”有关反应的化学方程式:______;
③CO2是制碱工业的重要原料,“联合制碱法”与“氨碱法”中CO2的来源有何不同?______.
正确答案
解析
解:①氨碱法工艺中产生大量CaCl2是由氯化铵和消石灰在加热条件下反应后生成氨气和氯化钙的反应,反应的化学方程式为2NH4Cl+Ca(OH)22NH3↑+CaCl2+2H2O,
故答案为:2NH4Cl+Ca(OH)22NH3↑+CaCl2+2H2O;
②联合制碱法是在氨的饱和NaCl溶液中二氧化碳气体,反应生成碳酸氢钠,解热碳酸氢钠即可制备碳酸钠,反应的有关方程式为,NH3+CO2+H2O+NaCl(饱和)=NaHCO3↓+NH4Cl、2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O,总反应方程式:2NaCl+2NH3+CO2+H2O=Na2CO3+2NH4Cl,
故答案为:NH3+CO2+H2O+NaCl(饱和)=NaHCO3↓+NH4Cl、2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O(或写总反应方程式:2NaCl+2NH3+CO2+H2O=Na2CO3+2NH4Cl);
③CO2是制碱工业的重要原料,联合制碱法中CO2来源于石灰石煅烧,氨碱法中CO2的来源于合成氨工业的废气,
故答案为:“氨碱法”CO2来源于石灰石煅烧,“联合制碱法”CO2来源于合成氨工业的废气.
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