- 联合制碱法——侯氏制碱法
- 共159题
工业上以侯氏制碱法为基础生产焦亚硫酸钠（Na2S2O5）．其制备工艺流程如下：
已知：反应Ⅱ包含2NaHSO3⇌Na2S2O5+H2O等多步反应．
（1）反应I的化学方程式为：______．
（2）“灼烧”时发生反应的化学方程式：______．
（3）已知Na2S2O5与稀硫酸反应放出SO2，其离子方程式为：______．
（4）反应I时应先通的气体为______副产品X的化学式是______．生产中可循环利用的物质为______（填化学式）
（5）为了减少产品Na2S2O5中杂质含量，需控制反应Ⅱ中气体与固体的物质的量之比约为______．检验产品中含有碳酸钠杂质所需试剂是______（填编号）
①酸性高锰酸钾 ②品红溶液 ③澄清石灰水
④饱和碳酸氢钠溶液 ⑤NaOH ⑥稀硫酸．
正确答案
NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl
2CuS+3O2
S2O52-+2H+=2SO2↑+H2O
NH3
CuSO4•5H2O
CO2
2：1
①③⑥
解析
解：（1）流程确定反应物为NaCl、NH3、CO2，产物为NH4Cl和碳酸氢钠，反应Ⅰ的化学方程式为：NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl，
故答案为：NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl；
（2）硫化铜灼烧一定生成氧化铜和二氧化硫，反应的化学方程式为：2CuS+3O2
（3）根椐提示可知生成二氧化硫和水，Na2S2O5与稀硫酸反应放出SO2和水，反应的离子方程式为：S2O52-+2H+=2SO2↑+H2O，
故答案为：S2O52-+2H+=2SO2↑+H2O；
（4）反应Ⅰ进行时应先通入氨气，增大HCO3-的浓度，便于NaHCO3析出；上述分析可知，氧化铜与硫酸反应生成硫酸铜，蒸发浓缩，冷却结晶，过滤洗涤，得出硫酸铜晶体，副产品X的化学式是CuSO4•5H2O，根据流程图可知，可循环使用的物质是CO2，
故答案为：NH3；CuSO4•5H2O；CO2；
（5）从生产过程可以看出是硫酸铜晶体；从图示中可以看出二氧化碳和水可以再次利用，反应Ⅱ中气体与固体分别是二氧化硫和碳酸钠，这两种物质反应必须生成亚硫酸氢钠：反应Ⅱ中反应应是二氧化硫与碳酸钠反应生成NaHSO3，NaHSO3再生成Na2S2O5，反应方程式为Na2CO3+2SO2+H2O=2NaHSO3+CO2，因此气体与固体的物质的量之比为2：1，检验产品中含有碳酸钠杂质，需加酸反应检验二氧化碳生成，即用的澄清石灰水，但加酸会生成二氧化硫，二氧化硫也能使澄清石灰水变浑浊，故应先除去，用酸性高锰酸钾溶液根据颜色不褪色确定二氧化硫除净，故选①③⑥，
故答案为：2：1；①③⑥．
1862年比利时化学家索尔维以NaCl、CO2、NH3、H2O为主要原料，制得纯净碳酸钠，称之为索尔维制碱法．
索尔维制碱法的主要操作程序是：①在饱和食盐水中通入氨气氨化后，再通入二氧化碳，析出碳酸氢钠晶体；
②将碳酸氢钠固体在250℃焙烧以制得碳酸钠，生成的二氧化碳可循环使用；
③在分离出碳酸氢钠固体的母液里，加入生石灰加入，使氨逸出，并循环使用．
阅读以上材料，回答以下各问：
（1）饱和食盐水要先氨化后，再通入二氧化碳，在这个生成NaHCO3过程中，发生的两步化学方程式是______、______．
（2）在析出NaHCO3晶体的母液中，加入生石灰并加热时，发生反应的化学方程式是______．
（3）把NaHCO3变为Na2CO3的化学方程式是______．
（4）我国化学家侯德榜提出了将索尔维制碱与合成氨联合生产，创立了全新的现代制碱工艺，被世界化学界称为侯氏制碱法．
侯氏制碱法的主要特点是：用合成氨厂生产的NH3及CO2为原料，在析出NaHCO3晶体的母液里，加入食盐，使氯化铵晶体析出，饱和食盐水循环使用．
阅读以上材料，简析侯氏制碱法的优点：______．
正确答案
解析
解：（1）氨化的饱和NaCI溶液中通过入CO2，反应生成碳酸氢钠和氯化铵，方程式为：CO2+NH3+H2O=NH4HCO3 NH4HCO3+NaCl=NaHCO3↓+NH4Cl；
故答案为：CO2+NH3+H2O=NH4HCO3、NH4HCO3+NaCl=NaHCO3↓+NH4Cl；
（2）析出小苏打的母液中含有氯化铵和碳酸氢钠，加入生石灰后，生石灰与水反应生成氢氧化钙，碳酸氢钠溶液与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀，氢氧化钙与氯化铵反应生成氨气，发生的化学方程式为：CaO+H2O=Ca（OH）2、NaHCO3+Ca（OH）2=CaCO3↓+NaOH+H2O、2NH4Cl+Ca（OH）2
故答案为：CaO+H2O=Ca（OH）2、NaHCO3+Ca（OH）2=CaCO3↓+NaOH+H2O、2NH4Cl+Ca（OH）2
（3）碳酸氢钠受热分解的化学方程式为2NaHCO3
（4）索尔维法缺点：大量CaCl2用途不大，NaCl利用率只有70%，约有30%的NaCl留在母液中；
侯氏制碱法的优点：把合成氨和纯碱两种产品联合生产，提高了食盐利用率，缩短了生产流程，减少了对环境的污染，降低了纯碱的成本．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96%；NH4Cl可做氮肥；可与合成氨厂联合，使合成氨的原料气CO转化成CO2，减少无用的氯化钙生成；
故答案为：使NH4Cl析出，可做氮肥；减少无用的CaCl2生成，原料NaCl充分利用．
下列关于氨碱法（索氏）和联合制碱法（侯氏）说法错误的是（ ）
正确答案
解析
解：A．氨碱法：以食盐（氯化钠）、石灰石（经煅烧生成生石灰和二氧化碳）、氨气为原料，联合制碱法：以食盐、氨和二氧化碳（其中二氧化碳来自合成氨厂用水煤气制取氢气时的废气）为原料，两者的原料来源不相同，故A错误；
B．氨碱法其化学反应原理是：NH3+CO2+H2O+NaCl（饱和）=NaHCO3↓+NH4Cl，联合制碱法：包括两个过程：第一个过程与氨碱法相同，将氨通入饱和食盐水而成氨盐水，再通入二氧化碳生成碳酸氢钠沉淀，经过滤、洗涤得NaHCO3微小晶体，再煅烧制得纯碱产品，第二个过程是从含有氯化铵和氯化钠的滤液中结晶沉淀出氯化铵晶体，故B正确；
C．氨碱法的最大缺点还在于原料食盐的利用率只有72%～74%；联合制碱法最大的优点是使食盐的利用率提高到96%以上，故C正确；
D．氨碱法（索氏）和联合制碱法（侯氏）两者最终产品都是Na2CO3，故D正确；
故选A．
NH3+CO2+H2O=NH4HCO3
NH4HCO3+NaCl=NaHCO3↓+NH4Cl
2NaHCO3
（1）“侯氏制碱法”把合成氨和纯碱两种产品联合生产，已知合成氨为放热反应：①若从反应速率角度考虑选择条件为______（选填字母，下同）；
②若从平衡移动原理角度来考虑选择条件为______；
③综合考虑该生产应选择的条件是______．
a．高温 b．低温 c．常温 d．高压 e．低压 f．常压 j．催化剂
（2）碳酸氢铵与饱和食盐水反应，能析出碳酸氢钠晶体的原因是______（选填字母）
a．碳酸氢钠难溶于水
b．碳酸氢钠受热易分解
c．碳酸氢钠的溶解度相对较小
（3）某探究活动小组根据上述制碱原理，欲制备碳酸氢钠，设计了如下的方案进行实验．
甲同学：将二氧化碳气体通入含氨的饱和食盐水中制备碳酸氢钠，实验装置如下图所示（图中夹持、固定用的仪器未画出）．实验结束后，分离出NaHCO3晶体的操作是______（填操作名称）．乙同学：用图中戊装置进行实验（其它装置未画出）．为提高二氧化碳在此反应溶液中被吸收的程度，实验时，须先从a管通入______气体，再从b管中通入______气体．
（4）请你再写出一种实验室制取少量碳酸氢钠固体的方法（用必要的文字说明并写出有关化学反应方程式）：______．
正确答案
解析
解：（1）①若从反应速率角度考虑选择条件为高温、高压和使用催化剂，
故答案为：adj；
②合成氨为气体物质的量减少的放热反应，高压、低温有利于提高氨的平衡浓度，从勒沙特列原理可以选择bd，
故答案为：bd；
③适宜的温度和压强下，可以提高反应物的转化率，使得催化剂的催化活性较高，让化学反应有利于正向进行，同时加入催化剂可以加快反应速率，所以实际工业合成氨的反应条件为：高温、高压、催化剂，即adj正确，
故答案为：adj；
（2）根据复分解反应完成的条件可知，NaHCO3的溶解度较小，是析出碳酸氢钠晶体的主要原因，所以c正确，
故答案为：c；
（3）固液分离操作用过滤操作．由于CO2的溶解度较小，因此通入CO2前，应先从a管通入氨气（防止NH3倒吸），因为氨气、H2O、CO2反应生成NH4HCO3，可以大大提高CO2的吸收，b管通入CO2有利于CO2的充分吸收，
故答案为：过滤；氨气；CO2；
（4）可以将过量的CO2通入NaOH溶液或Na2CO3中，反应的化学方程式为：NaOH+CO2=NaHCO3或Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3，
故答案为：NaOH+CO2=NaHCO3或Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3．
下列与化学有关的说法中错误的是（ ）
正确答案
解析
解：A．侯氏制碱法是将CO2、NH3通入饱和NaCl溶液中，发生以下反应：NH3+CO2+H2O=NH4HCO3；NH4HCO3+NaCl=NH4Cl+NaHCO3↓，其中NaHCO3溶解度最小，故有NaHCO3的晶体析出，故A正确；
B、用浓氨水来检验氯气管道是否漏气，其反应的方程式为3Cl2+8NH3═N2+6NH4Cl，利用该反应中产生白烟这一现象来判断管道是否漏气，故B正确；
C．石油分馏、海水晒盐、花生中提取花生油等过程都是物理变化，而煤的气化中有新物质的生成，属于化学变化，故C错误；
D、高压钠灯发出的光为黄色，黄色光的射程远，透雾能力强，对道路平面的照明度比高压水银灯高几倍，故将钠应用于电光源上，故D正解；
故选C．
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