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简答题

我国化工专家侯德榜,勇于创新,改进氨碱法设计了“联合制碱法”,为世界制碱工业作出了突出贡献.请完成下列问题:

(1)“联合制碱法”制得的“碱”是______(填化学式).

(2)氨碱法和联合制碱法是两大重要的工业制碱法,下列表达中,不正确的是______

正确答案

解析

解:(1)我国制碱工业的先驱---侯德榜发明的联合制碱法中的“碱”是纯碱,是碳酸钠的俗称,其化学式为:Na2CO3

故答案为:Na2CO3

(2)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,其中氨碱法原料中有石灰石,不是生石灰,故A错误;

B.氨碱法可能的副产物为氯化钙,联合制碱法可能的副产物氯化铵,故B正确;

C.氨碱法循环物质:氨气、二氧化碳,联合制碱法循环物质:氯化钠,二氧化碳,故C错误;

D.氨碱法原料(食盐和石灰石)便宜,产品纯碱的纯度高,副产品氨和二氧化碳都可以回收循环使用,制造步骤简单,适合于大规模生产,但设备复杂;能耗高,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,废弃物少,故D正确;

故选AC.

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简答题

碳酸钠是一种重要的化工产品,一种工业生产流程如图所示.

(1)沉淀池中发生反应的化学方程式为______

(2)X是______,Y是______(填化学式);

(3)排出液W中的溶质除了氢氧化钙外,还有______

(4)从理论上分析,在生产过程中______(填“需要”、“不需要”)补充氨气,从原料到产品,该方法总反应过程用化学方程式表示,可写为______

(5)若生产时,每通入NH344.8L(已折合成标准状况下)可以得到纯碱100.0g,则NH3的利用率为______

正确答案

解析

解:生成流程为:煅烧石灰石生成二氧化碳和CaO,将二氧化碳、氨气和食盐水在沉淀池中发生反应NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl生成碳酸氢钠,煅烧碳酸氢钠生成碳酸钠、二氧化碳气体和水,则X为CO2;从沉淀池中获得的母液中含有氯化铵、NaCl,母液中加入氧化钙,氯化铵与氧化钙反应生成氨气和氯化钙,则Y为氨气,排除液W中含有氢氧化钙、CaCl2、NaCl,

(1)沉淀池中发生反应的化学方程式为:NaCl+NH3+CO2+H2O═NaHCO3↓+NH4Cl,

故答案为:NaCl+NH3+CO2+H2O═NaHCO3↓+NH4Cl;

(2)根据分析可知,流程中可以循环利用的物质X为CO2,Y为NH3

故答案为:CO2;NH3

(3)氨碱法排出液中的溶质除了氢氧化钙外,还有氢氧化钙和氯化铵反应生成的氯化钙及原溶液中的氯化钠,

故答案为:CaCl2、NaCl;

(4)从理论上分析,生产过程中,母液中加入氧化钙反应生成氢氧化钙会和铵盐生成氨气,反应过程中氨气转化为铵盐,铵盐转化为氨气,氨气循环使用,不需要补充氨气;

生成流程中发生反应有:NaCl+NH3+CO2+H2O═NaHCO3↓+NH4Cl、CaCO3═CaO+CO2↑、CaO+H2O═Ca(OH)2、Ca(OH)2+2NH4Cl═CaCl2+2NH3↑+2H2O、2NaHCO3═Na2CO3+H2O+CO2↑,整理可得到总化学方程式为:CaCO3+2NaCl═Na2CO3+CaCl2

故答案为:不需要;CaCO3+2NaCl═Na2CO3+CaCl2

(5)发生的反应为:NaCl+NH3+CO2+H2O═NaHCO3↓+NH4Cl、2NaHCO3═Na2CO3+H2O+CO2↑,每当通入NH3 44.8L(已折合成标准状况下)物质的量为:=2mol,

生产过程中得到纯碱100.0g,其物质的量为:=mol,需要氨气的物质的量为:=mol,

则NH3的利用率为:×100%=94.3%,

故答案为:94.3%.

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(2014•新罗区校级模拟)我国化工专家侯德榜,改进氨碱法设计了“联合制碱法”,为世界制碱工业作出了突出贡献.生产流程如图1:

(1)完成有关反应的化学方程式

①沉淀池:NH3+CO2+H2O+NaCl=NaHCO3↓+NH4Cl

②煅烧炉:______

(2)联合制碱法的优点表述中,不正确的是______

A.生产原料为:食盐、NH3、CO2

B.副产物氯化铵可做氮肥

C.生产过程中可循环利用的物质只有CO2

D.原料利用率高

某实验小组,利用下列装置图2模拟“联合制碱法”的第一步反应.

(3)上述装置中接口连接顺序为______

A.a接c;b接f、e接d               B.a接d;b接f、e接c

C.b接d;a接e、f接c               D.b接c;a接f、e接d

(4)D中应选用的液体为______

为测定产品纯碱的成分和含量,做如下实验.假设产品纯碱中只含NaCl、NaHCO3杂质.

(5)检验产品纯碱中是否含有NaCl,可取少量试样溶于水后,再滴加______试剂.

(6)滴定法测定纯碱产品中NaHCO3含量的方法是:准确称取纯碱样品W g,放入锥形瓶中加蒸馏水溶解,加1~2滴酚酞指示剂,用c mol/L的HCl溶液滴定至溶液由红色变为无色(指示CO32-+H+=HCO3-反应的终点),所用HCl溶液体积为V1mL,再加1~2滴甲基橙指示剂,继续用HCl溶液滴定至溶液由黄色变为橙色,所用HCl溶液总体积为V2 mL.则纯碱样品中NaHCO3质量分数为______

正确答案

解析

解:(1)碳酸氢钠热稳定性差,在煅烧炉内碳酸氢钠受热分解2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O,

故答案为:2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O;  

(2)A.联碱法是以食盐、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)为原料来制取纯碱,故A正确;

B.在联合制碱法中,副产物氯化铵可做氮肥,故B正确;

C.联合制碱法循环物质:氯化钠,二氧化碳,故C错误;

D.联合制碱法相比于氨碱法,氯化钠利用率从70%提高到90%以上,原料利用率高,故D正确;

故选C; 

(3)足量的CO2与NaOH反应生成NaHCO3,装置A产生CO2,装置B产生NH3,装置D除去二氧化碳中的HCl,二氧化碳与氨气通入C中应防止倒吸,则b接c,故a接f、e接d,

故选D;

(4)盐酸的酸性强于碳酸,装置D除去二氧化碳中的HCl,可用饱和NaHCO3溶液,故答案为:饱和NaHCO3溶液;

(5)要检验产品碳酸钠中是否含有氯化钠,实际上就是检验氯离子的存在,可先滴加过量稀硝酸,排除碳酸根离子的干扰,在滴加硝酸银溶液,如果有白色沉淀生成,则含有氯离子,

故答案为:稀HNO3和AgNO3溶液;

(6)加酚酞指示剂,变色范围为8-10,用物质的量浓度为c(mol/L)的HCl溶液滴定至溶液由红色到无色,指示CO32-+H+=HCO3-反应的终点,所用HCl溶液体积为V1mL;再加甲基橙指示剂,继续用HCl溶液滴定至溶液由黄变橙,指示HCO3-+H+=CO2↑+H2O反应的终点,所用HCl溶液体积为V2 mL.上述的两个离子方程式为①CO32-+H+=HCO3-②HCO3-+H+=CO2↑+H2O,故样品中含有的碳酸氢钠反应消耗盐酸体积为(V2-V1 )mL,消耗盐酸的物质的量为c(V2-V1 )÷1000 mol,故碳酸氢钠的物质的量为c(V2-V1)÷1000 mol,碳酸氢钠的质量为c(V2-V1 )M÷1000 g,碳酸氢钠的质量分数为×100%=×100%,

故答案为:×100%.

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简答题

我国化学家侯德榜改进国外的纯碱生产工艺,生产流程可简要表示如图1:

(1)写出上述流程中循环Ⅱ物质X的电子式______,沉淀池中发生的化学反应方程式为:______

(2)向母液中通入氨气,加入细小食盐颗粒,冷却析出副产品,则副产品为______

(3)流程中设计了Ⅰ循环的目的是______

(4)用离子方程式表示Na2CO3溶液呈碱性的原因______

(5)在Na2CO3溶液中存在多种粒子,下列各粒子浓度关系正确的是______(填序号).

A.c(Na+)=2c(CO32-)              B.c(Na+)>c(CO32-)>c(HCO3-

C.c(OH-)>c(HCO3-)>c(H+)     D.c(OH-)-c(H+)=c(HCO3-)+c(H2CO3

(6)某同学设计的测定样品中碳酸钠含量的方法如图2.设滴定管的起始读数为V1 mL,终点读数为V2 mL,注射器测定排出的气体为V3 mL(已转化成标准状况),称得样品质量为m g,则原样品中碳酸钠的质量分数的表达式为______(用含V1、V2、V3、m的代数式表示,反应前后溶液密度的变化忽略不计).

正确答案

解析

解:(1)由于在联合制碱法中二氧化碳是反应的原料同时也是反应的副产物,可以循环利用,所以上述流程中循环Ⅱ物质X是二氧化碳,二氧化碳为直线型结构,分子中存在两个碳氧双键,二氧化碳的电子式为:;沉淀池中发生的化学反应为饱和食盐水中通入氨气和二氧化碳析出碳酸氢钠晶体,反应方程式为NH3+H2O+CO2+NaCl=NH4Cl+NaHCO3↓,

故答案为:;NH3+H2O+CO2+NaCl=NH4Cl+NaHCO3↓;

(2)根据NH3+H2O+CO2+NaCl═NH4Cl+NaHCO3↓及流程图知,母液中溶质为氯化铵,向母液中通氨气加入细小食盐颗粒,冷却析出副产品,通入的氨气和水反应生成一水合氨,一水合氨电离出铵根离子,铵根离子浓度增大有利于析出氯化铵,

故答案为:NH4Cl;

(3)循环Ⅰ是将未反应的氯化钠返回沉淀池中,提高原料氯化钠的利用率,

故答案为:提高原料氯化钠的利用率;

(4)碳酸钠为强碱弱酸盐,钠离子不水解、碳酸根离子水解导致溶液呈碱性,水解离子方程式为:CO32-+H2O⇌HCO3-+OH-

故答案为:CO32-+H2O⇌HCO3-+OH-

(5)A.Na2CO3 =2Na++CO32-,但碳酸根离子水解,故离子浓度大小关系为:c(Na+)>2c(CO32-),故A错误;

B.由于盐类的水解程度很小,且溶液中存在两步水解:CO32-+H2O⇌HCO3-+OH-,HCO3-+H2O⇌H2CO3+OH-,以第一步水解为主,故离子浓度大小关系为:c(Na+)>c(CO32-)>c(OH-)>c(HCO3-)>c(H+),故B正确;

C.碳酸根离子水解生成碳酸氢根离子和氢氧根离子,溶液显碱性,c(OH-)>c(H+),溶液中存在两步水解:CO32-+H2O⇌HCO3-+OH-,HCO3-+H2O⇌H2CO3+OH-,以第一步水解为主,所以c(OH-)>c(HCO3-)>c(H+),故C正确;

D.Na2CO3本身不含氢离子和氢氧根,故溶液中所有的氢原子和氢氧根均来自于水且相等,由于CO32-水解后的存在形式为CO32-、HCO3-、H2CO3,故有:c(H+)+c(HCO3-)+2c(H2CO3)=c(OH-),即:c(OH-)-c(H+)=c(HCO3-)+2c(H2CO3),故D错误;

故答案为:BC;

(6)盐酸排出的空气的体积是(V2-V1)mL,产生的二氧化碳的体积是V3-(V2-V1),根据碳原子守恒,碳酸钠的物质的量是:mol,原样品中碳酸钠的质量分数为:

故答案为:106××100%.

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继侯德榜“联合制碱法”后,上世纪50年代某些化工专家开始研究有机胺制碱法,目前这项研究工作取得了一定进展.其工艺流程如下:

已知:NR3+HCl=NR3•HCl,且NR3•HCl易溶于有机溶剂

(1)制备小苏打的化学方程式是:______;操作①称为______;操作②称为______

(2)过程③得到产品的化学方程式是:______

(3)在过程④中,回收有机胺的化学方程式是:______

(4)本工艺流程中可循环利用的物质是:______

正确答案

解析

解:有机胺制碱法:有机胺NR3易溶于有机溶剂,和二氧化碳与氯化钠饱和溶液反应生成碳酸氢钠和NR3•HCl,NR3•HCl易溶于有机溶剂,NaHCO3不溶于有机溶剂在水层,通过操作①萃取分液,

有机层通入氨气,在过程④中,NR3•HCl+NH3=NR3+NH4Cl,得到副产品NH4Cl;

水层通过结晶得到小苏打(碳酸氢钠),过程③是加热小苏打,2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑,得到产品碳酸钠;

(1)侯氏制碱法,制备小苏打反应方程式为NH3+H2O+CO2+NaCl=NH4Cl+NaHCO3↓,有机胺制碱法反应①二氧化碳通入胺化的饱和氯化钠溶液中反应生成碳酸氢钠晶体,反应的化学方程式:NaCl+NR3+CO2+H2O=NaHCO3↓+NR3•HCl,NR3•HCl易溶于有机溶剂,NaHCO3不溶于有机溶剂在水层,分离能分层的混合物用萃取分液;从溶液中析出溶质NaHCO3操作②称为结晶,

故答案为:NaCl+NR3+CO2+H2O=NaHCO3↓+NR3•HCl;萃取分液;结晶;

(2)过程③是加热小苏打,小苏打为碳酸氢钠,受热分解生成碳酸钠和二氧化碳和水,反应为:2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑,

故答案为:2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑;

(3)在过程④中,NR3•HCl和氨气反应NR3•HCl+NH3=NR3+NH4Cl,可回收有机胺NR3

故答案为:NR3•HCl+NH3=NR3+NH4Cl;

(4)由工艺流程中可知,向饱和的食盐水中通入了二氧化碳,在加热碳酸氢钠时又生成了二氧化碳,所以,CO2是可循环利用的物质,在过程④中,可回收有机胺NR3,NR3是可循环利用的物质,有机溶剂也是可循环利用的物质,

故答案为:CO2、NR3或有机溶剂;

百度题库 > 高考 > 化学 > 联合制碱法——侯氏制碱法

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