- 联合制碱法——侯氏制碱法
- 共159题
（2015秋•普宁市校级月考）制纯碱包括石灰石分解、粗盐水精制、氨盐水碳酸化等基本步骤．完成下列计算：
（1）CaCO3质量分数为0.90的石灰石100kg完成分解产生CO2______L（标准状况下）．
（2）石灰窑中，该石灰石100kg与焦炭混合焙烧，产生CO2 29120L（标准状况下），如果石灰石中碳酸钙完全分解，且焦炭完全燃烧，不产生CO，则焦炭的物质的量为______mol．
（3）已知粗盐水含MgCl2 6.80mol/m3，含CaCl2 3.00mol/m3．向粗盐水中加入Ca（OH）2除镁离子：MgCl2+Ca（OH）2=Mg（OH）2↓+CaCl2，然后加入Na2CO3除钙离子．处理上述粗盐水10m3，至少需要加Na2CO3______g．
（4）如果用碳酸化尾气（含NH3体积分数为0.100、CO2体积分数0.040）代替碳酸钠，发生如下反应：Ca2++2NH3+CO2+H2O=CaCO3↓+2NH4+．处理上述10m3粗盐水至少需要通入______ L（标准状况下）碳酸化尾气．
正确答案
解析
解：（1）n（CaCO3）=
故答案为：20160；
（2）n（CaCO3）=
（3）粗盐水10m3，则该粗盐水中n（MgCl2 ）=6.80mol/m3×10m3=68mol，n（CaCl2）=3.00mol/m3×10m3=30mol，根据MgCl2+Ca（OH）2═Mg（OH）2↓+CaCl2知氯化镁生成氯化钙物质的量为n（MgCl2 ）=n（CaCl2）=68mol，则总的n（CaCl2）=68mol+30mol=98mol，氯化钙和碳酸钠反应时以1：1反应，则需要碳酸钠物质的量为98mol，m（Na2CO3）=nM=98mol×106g/mol=10388g，故答案为：10388；
（4）加入的碳酸钠除钙离子，溶液中n（Ca2+）=n（Na2CO3）=98mol，反应中NH3、CO2按物质的量之比2：1反应，而碳酸化尾气中NH3、CO2的物质的量之比为0.1：0.04=2.5：1，故反应中氨气有剩余，根据Ca2++2NH3+CO2+H2O→CaCO3↓+2NH4+，可知需要二氧化碳为98mol，故需要碳酸化尾气的体积为98mol×22.4L/mol÷0.04=54880L，
故答案为：54880．
（1）我国化学家侯德榜改进国外的纯碱生产工艺，其生产流程可简要表示如图：
提示：沉淀池中反生的反应为NH3+CO2+H2O+NaCl=NaHCO3↓+NH4Cl．
①往饱和食盐水中依次通入足量的NH3、CO2（氨碱法），二不先通CO2再通NH3的原因是______
②从生产流程图可知，物质X是______．
③写出煅烧炉中反应的化学方程式：______．
（2）实验室用CO2和50mL2mol•L-1NaOH溶液制取50mL1mol•L-1纯碱溶液．
①写出简要的实验步骤：______．
②写出有关反应的化学方程式：______．
正确答案
因为NH3极易溶于水且溶液呈弱减性，再通入CO2使之更多地转化为HCO3-
CO2
2NaHCO3
将50mL2mol•L-1NaOH溶液分成二等份，向其中一份中通入过量CO2气体，然后将另一份NaOH溶液倒入并充分混合，可得50mL1mol•L-1纯碱溶液
NaOH+CO2=NaHCO3、NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2O
解析
解：（1）①氨气极易溶于水，而二氧化碳微溶于水，先通入氨气，溶液呈碱性，再通入二氧化碳气体可之更多地转化为HCO3-，故答案为：因为NH3极易溶于水且溶液呈弱减性，再通入CO2使之更多地转化为HCO3-；
②碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠、CO2和水，可将CO2通入沉淀中循环利用，故X为CO2，故答案为：CO2；
③碳酸氢钠受热分解的化学方程式为2NaHCO3
（2）①将50mL2mol•L-1NaOH溶液均匀分成二等份；Ⅱ、向其中一等份中通入过量CO2气体；Ⅲ、将另一等份NaOH溶液加入步骤Ⅱ所得溶液中，并充分混合，即得到50mL1mol•L-1纯碱溶液；故答案为：将50mL2mol•L-1NaOH溶液分成二等份，向其中一份中通入过量CO2气体，然后将另一份NaOH溶液倒入并充分混合，可得50mL1mol•L-1纯碱溶液；
②NaOH溶液里通入过量CO2气体发生反应的化学方程式为NaOH+CO2=NaHCO3，碳酸氢钠溶液里加入NaOH溶液发生反应的化学方程式为NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2O，故答案为：NaOH+CO2=NaHCO3、NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2O．
我国科学家侯德榜为我国纯碱和氮肥工业技术的发展做出了杰出的贡献．如图是侯氏联合制碱法的工艺流程．
已知 NH4Cl 在常温时的溶解度比 NaCl 大，而在低温下比 NaCl 溶解度小，在 278K～283K时，向NH4Cl溶液中加入食盐细粉，可使 NH4Cl 单独结晶析出．回答下列问题：
（1）操作①用到的玻璃仪器为______，反应①的离子方程式为：______．
（2）分别将NH3和CO2通入饱和食盐水中，正确的通入顺序是______，理由是______．
（3）流程图中可循环使用的物质有______，
（4）写出固体B的一种用途______．
正确答案
烧杯、玻璃棒、漏斗
Na++NH3+CO2+H2O═NaHCO3↓+NH4+
先通入足量的NH3，再通入足量的CO2
因为通入NH3使溶液呈碱性，增大CO2的溶解度，才能产生足够多的HCO3-，以确保得到NaHCO3沉淀
气体A和滤液B
常用作氮肥
解析
解：侯氏联合制碱法：二氧化碳在水中的溶解度较小，氨气极易溶于水，先通入NH3使溶液呈碱性，在氨的饱和NaCl溶液中通入二氧化碳气体，发生NH3+CO2+H2O═NH4HCO3；NH4HCO3+NaCl═NaHCO3↓+NH4Cl，操作①为过滤，得到的A为NaHCO3微小晶体，2NaHCO3
母液为NH4Cl溶液，NH4Cl 在低温下比 NaCl 溶解度小，在 278K～283K时，向NH4Cl溶液中加入食盐细粉，可使 NH4Cl 单独结晶析出，固体B为NH4Cl，滤液BNaCl溶液，
（1）反应①总反应为NH3+CO2+H2O+NaCl（饱和）=NaHCO3↓+NH4Cl，操作①为过滤，得到的NaHCO3微小晶体，过滤用到的玻璃仪器有：烧杯、漏斗、玻璃棒，碳酸氢钠的溶解度比碳酸钠小，所以反应①发生NH3+CO2+H2O═NH4HCO3；NH4HCO3+NaCl═NaHCO3↓+NH4Cl，本质为Na++NH3+CO2+H2O═NaHCO3↓+NH4+，
故答案为：烧杯、玻璃棒、漏斗；Na++NH3+CO2+H2O═NaHCO3↓+NH4+；
（2）二氧化碳在水中的溶解度较小，氨气极易溶于水，通入NH3使溶液呈碱性，增大CO2的溶解度，才能产生足够多的HCO3-，以确保得到NaHCO3沉淀，所以应该先通氨气，
故答案为：先通入足量的NH3，再通入足量的CO2；因为通入NH3使溶液呈碱性，增大CO2的溶解度，才能产生足够多的HCO3-，以确保得到NaHCO3沉淀；
（3）①NH3+CO2+H2O═NH4HCO3 ②NH4HCO3+NaCl═NaHCO3+NH4Cl ③2NaHCO3
故答案为：气体A和滤液B，
（4）含有氮元素的肥料称为氮肥；能为植物提供的营养元素，所以副产品氯化铵是一种氮肥，
故答案为：常用作氮肥；
联合制碱法也称侯德榜制碱法，生产原料为空气、焦炭、水和氯化钠，其生产流程如图1：
已知几种盐的溶解度（g/100gH2O）如下表：
回答下列问题：
（1）合成氨的原料有：______．
（2）写出沉淀池中的离子方程式______；生成沉淀的原因有（填编号）______．
a．反应体系中NaHCO3溶解度最小
b．反应消耗了溶剂H2O
c．生成NaHCO3的质量比NaCl多
（3）从母液中分离出NH4Cl，加入NaCl通入NH3的原因是______；不析出NaHCO3和NH4HCO3的原因______．
（4）制得的纯碱中含有少量NaCl，为测定纯碱样品中Na2CO3的含量．现准确称取mg样品，利用图2实验装置，根据反应前后U型管的质量差来测定样品中Na2CO3的含量，你认为是否合理？______．若不合理，其原因是______（若合理，此空不需回答）．
正确答案
解析
解：（1）氨气和氢气来合成氨气，氮气来自空气，氢气来自焦炭和水的反应产物，即合成氨的原料有空气、焦炭、水，
故答案为：空气、焦炭、水；
（2）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↓，离子方程式为：Na++NH3+CO2+H2O═NaHCO3↓+NH4+，反应体系中NaHCO3溶解度最小，并且反应消耗了溶剂H2O，此外生成NaHCO3的质量比NaCl多，这些都是碳酸氢钠沉淀的原因，
故答案为：Na++NH3+CO2+H2O═NaHCO3↓+NH4+；abc；
（3）从母液中分离出NH4Cl，加入NaCl通入NH3，这样做的原因是增加Cl-浓度和NH4+浓度，以利析出NH4Cl，析出NaHCO3固体后，母液中HCO3-浓度较小，且通入NH3将HCO3-转化为CO32-，不析出NaHCO3和NH4HCO3，
故答案为：增加Cl-浓度和NH4+浓度，以利析出NH4Cl；析出NaHCO3固体后，母液中HCO3-浓度较小，且通入NH3将HCO3-转化为CO32-；
（4）实验原理是根据碱石灰增加的质量即为二氧化碳的质量，结合碳酸钠和盐酸反应的方程式来进行测定，得到碳酸钠的质量的，但是反应后的CO2不能被U型管中碱石灰全部吸收，以及盐酸挥发的HCl使U型管中碱石灰增重都会导致实验误差，故答案为：反应后的CO2不能被U型管中碱石灰全部吸收；盐酸挥发的HCl使U型管中碱石灰增重．
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）卢布兰芳是以食盐、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1所示，得到的碳酸氢钠经煅烧生成纯碱．
①图1中的中间产物C是______，D______．（写化学式）；
②装置乙中发生反应的化学方程式为______；
（3）联合制碱法对氨碱法的改进，其优点是______；
（4）有人认为碳酸氢钾与碳酸氢钠的化学性质相似，故也可用氨碱法以氯化钾和石灰石为原料制碳酸钾．请结合2图的溶解度（S）随温度变化曲线，分析说明是否可行？______．
正确答案
解析
解：（1）①利用高沸点酸制备挥发性酸，且HCl极易溶于水，故利用直接使用98%浓硫酸和氯化钠制取氯化氢，反应为：NaCl+H2SO4（浓）
故答案为：NaCl+H2SO4（浓）
②由题目信息可知，硫酸钠与石灰石、焦炭反应生成CaS、Na2CO3，根据元素守恒可知，还原C的氧化物CO或CO2生成，故反应方程式为：Na2SO4+4C+CaCO3
故答案为：Na2SO4+4C+CaCO3
（2）①碳酸钙加热分解生成CaO与CO2，故A为CaO，B为CO2，CaO在熟化桶内与水反应生成氢氧化钙，故C为Ca（OH）2；氢氧化钙与氯化铵在混合池内反应生成氨气与氯化钙，故D为NH3，
故答案为：Ca（OH）2；NH3；
②氨气与氯化钠溶液混合后，在乙中与二氧化碳发生反应，生成NaHCO3、NH4Cl，反应方程式为NH3+CO2+NaCl+H2O=NaHCO3+NH4Cl，
故答案为：NH3+CO2+NaCl+H2O=NaHCO3+NH4Cl；
（3）该方法能提高原料的利用率，减少废渣的排放，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；NH4Cl 可做氮肥；可与合成氨厂联合，可利用合成氨的产物CO2，
故答案为：提高食盐利用率、副产物氯化铵可用作化肥、可利用合成氨的产物CO2；
（4）由溶解曲线图可知KHCO3和NH4Cl的溶解度相差不大，当温度高于40℃时，由图象可知，降温结晶时会析出较多的KCl，无法大量析出碳酸氢钾；
故答案为：不可行； 因为KHCO3的溶解度较大，且在常温下与KCl溶解度相差小，当温度高于40℃时，由图象可知，降温结晶时会析出较多的KCl，无法大量析出碳酸氢钾；
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