- 联合制碱法——侯氏制碱法
- 共159题
纯碱是一种非常重要的化工原料，在玻璃、肥料、合成洗涤剂等工业中有着广泛的应用．
工业上“候氏制碱法”以NaCl、NH3、CO2及水等为原料制备纯碱，其反应原理：NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl，然后再焙烧NaHCO3制得纯碱（Na2CO3）．
生产纯碱的工艺流程示意图如下：
回答下列问题：
①操作A的名称为______．
②析出NaHCO3晶体中可能含有少量氯离子杂质，检验该晶体中是否含有氯离子杂质的操作方法是______．
③向沉淀池中先通入足量NH3，后通入CO2，析出NaHCO3晶体而不是Na2CO3晶体，其原因是______．
正确答案
解析
解：（1）利用过滤操作可从沉淀池中得到碳酸氢钠，故答案为：过滤；
（2）检验晶体中是否有氯离子，取少量晶体溶于水，加稀HNO3酸化，再滴加AgNO3溶液，若产生白色沉淀，该晶体中含有氯离子，故答案为：取少量晶体溶于水，加稀HNO3酸化，再滴加AgNO3溶液，若产生白色沉淀，该晶体中含有氯离子；
（3）因相同温度下，碳酸钠的溶解度大于碳酸氢钠，故向沉淀池中先通入足量NH3，后通入CO2，析出NaHCO3晶体而不是Na2CO3晶体，故答案为：相同温度下，碳酸钠溶解度比碳酸氢钠大．
【化学--选修2化学与技术】
侯德榜制碱法，也叫联合制碱法，其生产流程可简要表示如下图：
（1）向沉淀池中通入CO2和氨气时，应先通入______．原因是______．
（2）沉淀池中发生反应的化学反应方程式是______；煅烧炉中发生的化学反应方程是______．
（3）向母液中通氨气并加入细小食盐颗粒，冷却析出的副产品是______，通入氨气的作用是______（填选项）
A．增大NH+4的浓度：使NH4Cl更多地析出
B．使NaHCO3更多地析出
C．使NaHCO3转化为Na2CO3，提高析出的NH4Cl纯度
（4）为提高原料氯化钠的利用率，主要是设计了______．（填上述流程中的编号）的循环，物质X是______．从沉淀池中分离沉淀的操作是______．
（5）CO2是制碱工业的重要原料，侯德耪制碱法和氨碱法中CO2的来源有何不同______．
（6）产品纯碱中含有碳酸氢钠，可以用加热分解的方法测定产品中纯碱的质量分数，已知样品质量为ag，加热至质量不再改变时称重为bg，则纯碱的质量分数为______．
正确答案
解析
解：（1）二氧化碳在水中的溶解度较小，氨气极易溶于水，所以应该先通氨气有利于吸收二氧化碳，
故答案为：NH3；因为CO2溶解度小，而NH3易溶于水，先通入NH3有利于后面CO2的吸收；
（2）氨气、二氧化碳、水和氯化钠发生反应生成碳酸氢钠和氯化铵，反应方程式为NH3+H2O+CO2+NaCl═NH4Cl+NaHCO3↓，
煅烧炉中碳酸氢钠不稳定，在加热条件下能分解生成碳酸钠、水和二氧化碳，反应方程式为2NaHCO3
故答案为：NH3+CO2+NaCl+H2O═NaHCO3↓+NH4Cl；2NaHCO3
（3）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，所以选项A正确；
通入氨气使溶液碱性增强，使碳酸氢钠转换为溶解度较大的碳酸钠，可以提高氯化铵的纯度所以选项C正确，
故答案为：NH4Cl；AC；
（4）循环Ⅰ是将未反应的氯化钠返回沉淀池中，煅烧碳酸氢钠时生成二氧化碳、二氧化碳能循环利用，所以X是CO2，从固液混合物中分离出固体的方法为过滤，
故答案为：Ⅰ；CO2；过滤；
（5）侯德耪制碱法：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）为原料来制取纯碱，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）、氨气为原料来制取纯碱，两者CO2的来源不同，
故答案为：前者CO2是由合成氨厂提供，后者CO2是由碳酸钙分解得到；
（6）设原混合物中碳酸钠的质量为X，
2NaHCO3 
168 106 18 44 62
（a-x）g （a-b）g
列比例式：
故答案为：
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）实验室提纯粗盐的实验操作依次为：取样、______、沉淀、______、______、冷却结晶、______、烘干．
3）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______．
4）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：______．
5）氨碱法流程中氨是循环使用的，为此，滤液D加入石灰水产生氨．加石灰水后所发生的反应的离子方程式为：______滤液D加石灰水前先要加热，原因是______．
6）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）
正确答案
解析
解：1）沉淀剂A源于石灰窑，说明其是生石灰或熟石灰；粗盐中的镁离子和钙离子一般用碳酸钠除去，故答案为：Ca（OH）2或CaO；Na2CO3；
2）实验室提纯粗盐的整个操作过程为：取样、溶解、沉淀、过滤、蒸发、冷却结晶、过滤、烘干几步，故答案为：溶解；过滤；蒸发；过滤；
3）纯碱生产中碳酸化时，会看到溶液中析出晶体，这是由于碳酸钠的溶解度大于碳酸氢钠，故答案为：有晶体析出（或出现浑浊）；碳酸钠溶解度比碳酸氢钠大；
4）根据操作过程，氨化后通入二氧化碳的溶液发生复分解反应，反应的化学方程式为：H2O+CO2+NH3+NaCl=NaHCO3+NH4Cl，最终得到NH4Cl还有碳酸氢钠等，碳酸氢钠溶解度很小而结晶，故酸化后滤液的主要成分是NH4Cl；检验其中的氯离子时，要经过取样，加硝酸酸化，加硝酸银，有白色沉淀，该阴离子是氯离子，故答案为：NH4Cl；取样，加硝酸酸化，加硝酸银，有白色沉淀，该阴离子是氯离子；
5）滤液中主要含有的是氯化铵，其和石灰水反应时：NH4++OH-
6）假设加热前纯碱的质量为m1，加热后的质量为m2，则加热损失的质量为：m1-m2，则纯碱中碳酸氢钠的质量为：84（m1-m2）/31，故纯碱中含有的碳酸氢钠的质量分数为
如图是侯氏制碱法在实验室进行模拟实验的生产流程示意图：
饱和食盐水
则下列叙述错误的是（ ）
正确答案
解析
解：A．氨气易溶于水，二氧化碳能溶于水，依据侯德榜制碱的原理：向氨化的饱和食盐水中通入二氧化碳气体析出碳酸氢钠，加热反应制备纯碱，所以气体A为氨气，B为二氧化碳，故A正确；
B．侯氏制碱法利用的是碳酸氢钠溶解度比碳酸钠在同温下小的差异，在氨化饱和的氯化钠溶液里通足量CO2气体得到碳酸氢钠沉淀，故B正确；
C．第Ⅲ步操作是过滤操操作，通过过滤得到碳酸氢钠晶体，所以需要的仪器有：烧杯、漏斗、玻璃棒，故C正确；
D．第Ⅳ步操作是将晶体碳酸氢钠直接加热分解得到碳酸钠固体，故D错误；
故选D．
纯碱在日常生活和化学工业中用途很广，如用于硬水软化、洗涤剂生产、食品加工、石油精炼、粗盐精制、玻璃制造等领域．工业上以食盐、氨气（主要由合成氨厂提供）和二氧化碳为主要原料生产纯碱．其流程如下：
（1）盐水精制的过程是除去溶液中各种杂质的过程．为将盐水中含有的Ca2+、Mg2+等沉淀，可以向其中加入过量纯碱．此时将混合液中不溶物除去的方法是______，该操作中所用的仪器有铁架台（带铁圈）、烧杯等，还需要使用的仪器有______，溶液中多余的纯碱可以加______试剂来除去．
正确答案
解析
解：（1）盐水精制的过程是除去溶液中各种杂质的过程．为将盐水中含有的Ca2+、Mg2+等沉淀，可以向其中加入过量纯碱．此时将混合液中不溶物除去的方法是过滤，过滤操作需要的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒及漏斗，在滤液中加入盐酸到不再产生气体为止除去碳酸钠；
故答案为：过滤；漏斗、玻璃棒；盐酸；
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